2024年6月5日,来自宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Nancy M. Bonini教授在 Nature 杂志发表了题为Senescent glia link mitochondrial dysfunction and lipid accumulation的文章。该研究发现衰老的AP1+胶质细胞是对神经元线粒体功能障碍的反应,并与非衰老胶质细胞中的脂滴(LD)积累有关,减少胶质细胞中AP1的活性可以改善大脑衰老,并延长果蝇的寿命。
之前研究表明AP1+胶质细胞具有衰老特征,研究人员使用在AP1结合基序(tred -dsRed)控制下表达dsRed的转基因系来表征AP1+胶质细胞在大脑中出现的时间和位置。发现在果蝇生命早期(5-10天),没有观察到dsRed+细胞。到了中年(大约20天),触角叶中出现了dsRed+细胞。在生命后期(30-40天),dsRed+细胞持续存在于触角叶中,并出现在视叶中。紧接着研究人员探究了与衰老相关的生物标志物是否与AP1+胶质细胞的出现相吻合,发现衰老相关的β-半乳糖苷酶活性和果蝇DNA损伤标记γ-h2av随着年龄的增长而增加。总的来说,这些数据表明,随着果蝇大脑的衰老,AP1 +神经胶质细胞渐进方式积聚,细胞衰老标志物也同步增加,即AP1+胶质细胞具有与衰老一致的表型。
随后的研究发现,当神经元线粒体功能受损与神经元衰老同时发生时,神经胶质 AP1 会被激活,并出现类似于自然衰老的衰老反应。那么,降低AP1活性能否逆转大脑衰老并改善健康状态呢?研究人员随后使用可诱导的胶质细胞特异性GAL4或AP1失活磷酸酶(UAS-puc)进行探究,发现持续阻断AP1在生命早期没有影响,但到了中年(大约20天),伴随着触角叶中衰老胶质细胞的首次出现,果蝇存活率明显下降。然而,每周阻断AP1 1天不仅延长了中位和最长寿命,还改善了运动活动能力、热应激抵抗能力,并降低了晚年大脑SA-β-Gal活性。总体而言,这些数据表明神经胶质 AP1 在果蝇衰老过程中必不可少,适度抑制 AP1 活性(每周 1 天)可延长果蝇的寿命和健康寿命(相对于正常衰老而言)。
进一步研究发现,衰老细胞中的 AP1 活性会影响非衰老细胞中的脂质积累。具体来说,衰老神经胶质细胞产生依赖于 AP1 的因子,但是这些因子促进非衰老神经胶质细胞中的脂滴积累。因此,这些数据表明,靶向衰老神经胶质细胞AP1会改变衰老大脑的脂质生物学,减少脂质合成和脂滴积累,这既有积极影响(延长动物寿命和健康寿命),也有消极影响(更大的氧化损伤)。
总而言之,靶向衰老神经胶质细胞中的 AP1 活性可减轻衰老生物标志物,延长果蝇寿命和健康寿命,并防止脂质积累。然而,这些益处是以增加大脑氧化损伤为代价,神经元线粒体功能并没有改善。