一项新的研究表明，保持健康的血管对大脑健康至关重要，并且可以通过早期发现和潜在的指导新治疗方法，帮助对抗像阿尔茨海默氏症这样的神经退行性疾病。
研究人员确定了小鼠大脑中易受血管退化影响的区域，从而揭示了血管退化的奥秘血管系统与神经退行性疾病之间的联系。
保持健康的血管不仅对心脏健康很重要，对大脑健康也很重要。根据宾夕法尼亚州立大学研究人员的一项新研究，血管健康对于解决与年龄相关的认知能力下降和阿尔茨海默病等神经退行性疾病至关重要。这些发现强调了大脑的血管网络或能量基础设施在神经退行性疾病发病中所起的潜在重要但尚未得到充分研究的作用。
他们的研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
利用先进的成像技术，研究小组绘制了老鼠大脑的地图，展示了血管细胞和结构(如血管)如何随着年龄的增长而变化，并确定了容易恶化的区域。当血管退化时，大脑中被称为神经元的神经细胞就会缺乏能量，导致它们功能失调或死亡。它会导致血管性痴呆，这是老年人认知障碍的第二大原因，还会导致睡眠障碍等症状。
研究人员使用先进的成像技术来识别老鼠大脑中的血管细胞和血管等结构。来源:金实验室/宾夕法尼亚州立大学提供
神经退行性疾病的早期发现和认识
“对于像阿尔茨海默病这样的疾病，当你在核磁共振成像上看到血管变化和明显的大脑萎缩时，细胞死亡已经发生了。我们需要了解这些细胞和结构在重大灾难发生之前是如何变化的，”宾夕法尼亚州立医学院神经和行为科学副教授、该研究的资深作者金永秀(Yongsoo Kim)说。“这项研究提供了神经退行性疾病的早期迹象，可能会导致早期诊断，并为我们如何减缓衰老过程和认知变化提供线索。”
据Kim说，衰老是神经退行性疾病的主要因素之一。
“然而，对于正常衰老本身如何改变大脑，特别是大脑的血管系统，我们确实没有一个很好的基础了解，”Kim说。他说，随着美国人口老龄化的加剧，了解这些变化至关重要，尤其是血管网络中的变化。
血管，尤其是微血管，调节着氧气和能量的供应，以及进出神经元的废物的清除。Kim说，尽管它们很重要，但大多数现有的研究都集中在神经元的结构和功能如何随着时间的推移而退化，而不是血管系统。当研究人员研究大脑的血管系统时，他们主要是检查较大的血管，或者专注于大脑中一个容易接近的区域，即体感皮层。更重要的是，典型的神经成像技术，如核磁共振成像，不能提供足够高的分辨率来观察微小血管中发生的事情，而这些血管占大脑血管系统的80%到85%，Kim说。
与年轻的大脑相比，年老的大脑表现为血管长度和分支密度减少，半径增加，周细胞密度降低，血脑屏障渗漏，血液中的携氧能力降低。来源:金实验室/宾夕法尼亚州立大学提供
Kim和他的研究小组利用两种高分辨率的3D制图技术制作了一张详细的小鼠全脑血管网络图:连续双光子断层扫描——一种创建一系列堆叠的2D图像的技术——和光片荧光显微镜，一种对完整的3D样本进行成像，以单个细胞分辨率可视化整个大脑。他们对年轻和年老老鼠的大脑进行成像，绘制出正常衰老过程中大脑血管系统的变化。
Kim说:“因为我们正在进行足够分辨率的高分辨率测绘，我们可以重建整个血管结构，扫描整个大脑，以确定随着年龄的增长而选择性退化的区域。”“我们发现，大多数人研究的区域变化最小，而深刻的变化发生在大脑的深层区域。这表明，当涉及到衰老研究时，我们一直在寻找错误的领域。”
重大发现和未来发展方向
图像显示，血管网络的变化并不是均匀地发生在整个大脑中。相反，它们集中在基底前脑、皮层深层和海马网络，表明这些区域更容易受到血管变性的影响。这些区域在注意力、睡眠、记忆处理和存储等功能中发挥作用。
随着大脑年龄的增长，血管长度和分支密度减少了大约10%，这表明血液分布的网络更稀疏。Kim解释说，与年轻人相比，老年人大脑中的动脉也显得更加扭曲，这可能会阻碍血液流动，尤其是远离主动脉的区域，如深部皮质层。
研究小组还检查了脉管系统的功能变化，发现老年人的大脑系统反应更慢。这意味着它不能像细胞需要的那样迅速而方便地为神经元提供能量。周细胞也会减少，这是一种调节血液供应和血管通透性的细胞。结果，血管变得“渗漏”，损害了血脑屏障。
这项研究建立在该小组之前的研究基础上，他们绘制了一只年轻老鼠大脑的脉管系统。接下来，他们将研究阿尔茨海默病引起的大脑变化如何影响血管健康和神经元功能。最终，他们说他们希望他们的工作将导致神经退行性疾病的治疗。
参考文献:“衰老驱动小鼠大脑的脑血管网络重塑和功能变化”，作者:Hannah C. Bennett, Zhang Qingguang, Wu Yuan-ting, Steffy B. Manjila, Uree Chon, Donghui Shin, Daniel J. Vanselow, Hyun-Jae Pi, Patrick J. Drew和Yongsoo Kim, 2024年7月30日，Nature Communications。DOI: 10.1038 / s41467 - 024 - 50559 - 8
汉娜·贝内特(Hannah Bennett)，医学双学位和博士学位的学生，Steffy Manjila，博士后学者，共同领导了这项研究，还有张庆光(Quingguang Zhang)，他在研究时是宾夕法尼亚州立大学的助理研究教授，目前是密歇根州立大学的助理教授，以及吴媛婷(Yuan-ting Wu)，他曾是宾夕法尼亚州立大学的研究科学家，目前是雪松-西奈医学中心的项目科学家。宾夕法尼亚州立大学论文的其他作者包括:工程科学和力学、神经外科、生物学和生物医学工程教授、哈克生命科学研究所临时主任帕特里克·德鲁;研究技术人员柳川;申东辉，研究技术人员;研究项目经理Daniel Vanselow;数据科学家Hyun-Jae Pi。
美国国立卫生研究院和美国心脏协会资助了这项工作。
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我是吴茳号的签约作者“元柳”！
希望本篇文章《探讨年龄相关认知能力下降与血管健康之间的关系》能对你有所帮助！
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