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Nature Aging：你的大腦衰老有多快？血液中8種蛋白質提供了線索

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-12-11 16:03:00【大中小】

摘要：生物標志物可以監測大腦的衰老，揭示治療癡呆癥和其他與年齡相關的腦部疾病的方法。

研究人員已經確定了血液中的13種蛋白質，這些蛋白質可以預測一個人的大腦與身體其他部位相比衰老的快慢。

他們的研究發表在12月9日的《Nature Aging》雜志上，該研究使用機器學習模型，通過對1萬多人的掃描來估計“大腦年齡”。研究人員隨后分析了數千份掃描和血液樣本，發現了8種與大腦快速衰老有關的蛋白質，5種與大腦緩慢衰老有關。

圖1 血漿蛋白質組學鑒定腦衰老的生物標志物和波動變化

“以前的研究主要集中在蛋白質和實足年齡之間的關系，這意味著個人的真實年齡，”該研究的合著者、中國上海復旦大學的神經學家Wei-Shi Liu說。

然而，研究與一個人的大腦年齡相關的生物標志物可以幫助科學家們確定分子，以便在未來治療與年齡相關的腦部疾病。Liu說：“這些蛋白質都是治療腦部疾病的有希望的靶點，但可能需要很長時間才能驗證它們。”

腦年齡差距

Liu和他的同事們利用機器學習分析了10949人的腦成像數據，創建了一個模型來計算一個人的大腦年齡，使用了數百種結構特征，如大腦總體體積、皮層厚度和白質數量。大腦年齡和實足年齡之間的差異，被稱為大腦年齡差距，可以幫助指示大腦健康狀況。

平均而言，參與者的大腦年齡與他們的實際年齡相差三歲左右，這意味著大多數人的大腦在生物學上比他們稍微“年輕”或“年長”。

研究人員希望找出與大腦年齡差距較大有關的蛋白質，因此他們分析了4696人（其中一半以上是女性）血液樣本中2922種蛋白質的水平，并根據他們的大腦掃描結果將其與同一個人的大腦年齡進行了比較。他們確定了13種蛋白質，這些蛋白質似乎與較大的大腦年齡差距有關，其中一些已知與運動、認知和心理健康有關。

其中一種關鍵的蛋白質是brevican (BCAN)，它有助于形成和維持細胞周圍的分子網絡，并參與學習和記憶。高水平的BCAN與較慢的大腦衰老有關。阿爾茨海默病患者的腦細胞也比健康人表達的BCAN少。

圖2 多模態腦年齡的發展

在另一項單獨的分析中，作者發現一系列血液蛋白水平的變化在三個實足年齡達到峰值：57歲、70歲和78歲，每個年齡都標志著大腦衰老的不同階段。例如，在57歲時，大多數變化發生在與新陳代謝、傷口愈合和心理健康相關的蛋白質中。在70歲時，參與腦細胞功能的蛋白質顯示出與老年相關的大腦疾病（如癡呆和中風）風險密切相關的變化。在78歲時，研究人員觀察到與免疫和炎癥有關的蛋白質的變化。

“這些峰值有不同的含義”，可以用于大腦疾病的早期診斷和干預。

神秘的機制

位于波恩的德國神經退行性疾病中心的神經科學家Anja Schneider說，這些發現是初步的，需要進一步的研究來確認哪些蛋白質可以作為大腦衰老的生物標志物。

“一個大問題是：這些蛋白質來自哪里？馬里蘭州巴爾的摩市約翰·霍普金斯大學的神經學家Mark Mattson說。他指出，在這項特殊的研究中，作者“測量的是這些蛋白質的血液水平，而不是大腦水平”。他補充說，未來在動物模型上的研究應該進一步探索確定的蛋白質水平的變化如何影響大腦衰老。

此外，大多數研究參與者都是歐洲血統，需要進一步的研究來調查這些發現是否適用于其他人群，Liu說。

參考資料

[1] Plasma proteomics identify biomarkers and undulating changes of brain aging