
一项由中国厦门大学冷莉(Lige Leng)团队主导的重要研究表明,下丘脑中的一种关键脑蛋白——Menin,可能是连接基因、炎症和全身代谢衰老的“总开关”。该研究于2023年3月16日发表在开放获取期刊《PLOS Biology》上,揭示了大脑局部炎症与全身衰老之间的深层联系,并为延缓衰老及治疗认知衰退提供了全新的干预靶点。
下丘脑蛋白Menin与衰老的关联
研究人员长期聚焦于下丘脑,这一协调机体代谢及多种核心生命活动的小脑区,它在调控机体整体衰老进程中扮演着关键角色。随着年龄增长,下丘脑内炎性信号不断增强,进而引发大脑及全身其他组织发生退行性病变。在此项研究前,冷莉团队已证实Menin蛋白在下丘脑中具有抑制炎症的重要功能,这引发了科学家的猜想:这种保护性机制的减弱是否正是诱发年龄相关性衰退的导火索?
通过深入分析,研究团队发现,在腹内侧下丘脑(VMH,一个专门调控代谢的核心区域)的特定神经元中,Menin的表达水平随年龄增长而显著下降;而在支持和保护大脑的星形胶质细胞和小胶质细胞中则未观察到这种变化,这说明Menin的流失具有高度的细胞特异性。为了验证Menin流失是否直接驱动衰老而非仅仅是衰老的伴随现象,研究人员构建了条件性基因敲除小鼠模型。在年轻小鼠体内特异性敲除Menin后,其下丘脑炎症显著加剧,并迅速表现出多项衰老特征,包括骨密度降低、皮肤变薄、认知能力下降以及寿命轻度缩短。
D-丝氨酸通路与认知功能障碍
进一步的机制研究显示,Menin的缺失还严重干扰了大脑细胞间通讯的关键化学通路。Menin水平较低的小鼠,其大脑中D-丝氨酸的水平也随之下降。D-丝氨酸是一种关键的氨基酸,能够激活与学习和记忆密切相关的受体,帮助神经元调节突触连接强度,而这正是存储信息不可或缺的生物学过程。
具体而言,受Menin调控的一种合成D-丝氨酸的关键酶在老年或Menin缺失时活性降低,导致该氨基酸供应短缺。这表明Menin不仅通过抑制炎症来发挥保护作用,还通过维护神经递质的正常化学环境来支持高级认知功能。尽管D-丝氨酸常作为膳食补充剂被提及,但专家提醒,食物中存在的通常是L-丝氨酸(广泛存在于大豆、鸡蛋、鱼类和坚果中)。虽然人体能将L-丝氨酸转化为D-丝氨酸,但二者并不能直接互换,日常饮食并不能替代实验中的D-丝氨酸特异性干预。
在老年小鼠中恢复Menin水平
为评估干预效果,研究人员随后测试了在年老(20月龄)小鼠中提升Menin水平是否能逆转衰老。他们通过病毒载体将Menin基因输送至老年小鼠的下丘脑,促使该区域细胞重新高水平表达该蛋白。
短短30天后,接受治疗的老年小鼠在皮肤厚度、骨密度以及学习、认知和平衡能力测试中均表现出显著改善。这些生理功能的恢复伴随着海马体(学习与记忆核心脑区)中D-丝氨酸水平的提升。更为重要的是,研究报告显示,恢复下丘脑Menin表达有效延长了治疗小鼠的寿命。
在另一组独立实验中,研究人员尝试了一种更简便的方案:在小鼠饮用水中添加D-丝氨酸持续三周。结果显示,这同样改善了老年动物的认知表现,但该补充剂并未能重现恢复Menin所带来的广泛身体抗衰老特性。这表明,虽然补充D-丝氨酸有助于改善认知,但单纯补充该物质并不能全面逆转机体各系统的衰老。
冷莉在总结该研究时指出:“我们推测,下丘脑中Menin表达随年龄的下降可能是驱动衰老的核心诱因之一,Menin很可能是连接基因、炎症和代谢衰老因子的关键蛋白质。D-丝氨酸则是治疗认知衰退的一个具有巨大潜力的候选药物。”
后续研究的进展与复杂性
自该研究发表以来,多项后续独立研究从不同侧面增进了科学界对这一通路的理解。2024年3月发表在《Journal of Physiology and Biochemistry》上的一项研究表明,一种名为衣康酸(itaconate)的化合物可以通过上调培养的小鼠海马细胞中的Menin水平,来减轻应激激素皮质酮诱导的炎症和细胞死亡,而敲低Menin则会使这种保护作用消失。此外,2024年发表于《Cell Metabolism》的一项研究也证实,下丘脑特定神经元与外周脂肪组织的通讯信号能显著提升小鼠的身体活力并延长寿命,进一步印证了“大脑信号调控全身衰老”的假说。
不过,科学界也发现D-丝氨酸的作用机制高度依赖于具体生理病理环境。2025年4月发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上的一项针对阿尔茨海默病(AD)小鼠模型的研究表明,在特定病理背景下,D-丝氨酸的早期异常升高反而会加剧神经信号传导障碍,而基因敲除其合成酶则能减轻认知缺陷。这提醒研究人员,丝氨酸代谢干预并非“多多益善”,其效果取决于给药形式、靶向疾病阶段及具体测量指标。
对人类抗衰老研究的启示
尽管针对人类的D-丝氨酸早期临床研究(如2016年针对健康老年人单剂量测试)显示出部分认知指标的改善,但并未确立长期的记忆获益、抗衰老效果或长期食用的安全性。Menin通路的发现为人类对抗衰老提供了坚实的理论基础,但要将其转化为临床疗法,科研人员仍需阐明Menin随年龄自然下降的确切分子触发机制,评估干预带来的长期全身效益,并排除潜在的脱靶副作用。
总体而言,这一系列前沿进展表明,部分与衰老相关的退行性变化确实受到大脑特定微小区域发出的信号支配。深入破译这些中枢神经信号,有望在未来为人类维护晚年健康、延缓机体功能衰退开辟全新的医学途径。