人类脐带血中蕴藏让大脑不老的密码
很多研究都已经发现，年轻血液不仅能使脑外的其他老化组织重回年轻，而且年轻血液中的物质还能改善中枢神经系统中的衰老退变。美国斯坦福大学医学院的Joseph M. Castellano等产生了一个大胆的猜想：脐带血浆中可能有大量提高大脑可塑性的蛋白，让大脑重回年轻。为了验证这一假设，他们开展了相关研究。结果，他们的研究发现，用人脐带血浆治疗老年小鼠，能使海马恢复年轻状态、改善认知功能。
在生命的不同阶段，血浆蛋白有何不同？为弄明白这个问题，Castellano等分别检测了老年人（61岁～82岁）、年轻人（19岁～24岁）以及新生儿脐带血血浆中的66种常见蛋白。果然发现各年龄组的血浆蛋白有明显不同。
那么人类脐带血浆是否能改善大脑功能呢？为此，研究人员把来自脐带、年轻人、老年人的血浆静脉注射给了老年小鼠，4天一次，持续2周。结果，在脐带血浆或年轻血浆的治疗下，海马区的LTP得以提高，而年老者的血浆则无此作用。
LTP，即长时程增强效应（long-termpotentiation）是发生在两个神经元信号传输中的一种持久的增强现象，能够同步地刺激两个神经元，与突触可塑性相关，是学习和记忆的基础。在分子水平上，即早基因（细胞外刺激能够诱导细胞内即早基因快速一过性表达，其表达产物包括转录因子和细胞因子）属于突触可塑性基因，它们都在LTP诱导下表达，但在衰老大脑中表达下调。
衰老驱动着神经功能及认知功能的下降，而这又是很多神经系统疾病的主要特征。海马是大脑中负责空间记忆、情景记忆及学习的区域，对衰老非常敏感，在衰老的作用下，其形态学以及分子水平上都会出现不良改变。随着年龄的增长，海马中的突触表现为LTP受损。
在脐带血浆的治疗下，老年小鼠海马中包括即早基因c-Fos在内的一众基因表达显著增加（c-Fos是突触可塑性标志物，随着衰老，其表达降低）；而年轻血浆只能使其中一部分基因表达上调，老年血浆则根本无法带来显著改变。在蛋白质水平，只有脐带血浆治疗能显著增加老年小鼠齿状回中表达c-Fos细胞的数量，而这对于突触可塑性而言非常重要。可见，人类脐带血浆能够使老化大脑内的突触可塑性增强。
血源性因子-组织金属蛋白酶抑制因子2（tissueinhibitor of metalloproteinases 2，TIMP2）富含于人脐带血浆、年轻小鼠血浆以及年轻小鼠海马中，在老年小鼠应用年轻血液治疗后，其脑中也出现TIMP2，提高了突触可塑性及认知功能。而且，研究证实，脐带血浆所带来的认知改善离不开TIMP2。他们发现，TIMP2对于年轻小鼠的空间记忆而言必不可少，当把TIMP2抗体用于脑片时，长时程增强效应被阻断，提示TIMP2在正常海马功能中有着一些我们前所未知的作用。
该研究表明，人类脐带血浆中含有增强可塑性的蛋白，有很高的转化价值，无论对于衰老导致的、还是疾病所致的海马功能异常，都有治疗潜力。
参考文献：Nature 2017;544:488-492
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