一项发表于《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）的研究，通过将来自老年健康供体的原代人成纤维细胞直接转分化为神经元（保留衰老特征），并结合老年人类和小鼠脑组织验证，揭示了衰老神经元中RNA结合蛋白（特别是剪接体组分）普遍耗竭。有趣的是，剪接蛋白——如与痴呆和肌萎缩侧索硬化（ALS）相关的蛋白TDP-43——在衰老神经元中错误定位到细胞质，导致广泛的选择性剪接改变。细胞质中的剪接体组分通常被招募到应激颗粒中，但衰老神经元遭受慢性细胞应激，阻止了这种隔离。研究将慢性应激与泛素化机制故障、HSP90α分子伴侣活性差以及对新应激事件反应失败联系起来。这些数据表明，衰老相关的RNA生物学退化是老年神经元应激韧性差的关键驱动因素。

背景：衰老与神经退行性变的分子联系

衰老是神经退行性变最突出的风险因素之一，但老年神经元退化的分子机制大多未知。即使在没有家族史或单一因果突变的情况下，衰老本身也会显著增加痴呆、帕金森病和肌萎缩侧索硬化等疾病的发病率。因此，理解衰老如何改变神经元的分子景观并使其对外部和内部应激的韧性变差至关重要。

关键发现

1. 转分化模型保留衰老特征

• 研究者将来自老年健康供体的原代成纤维细胞直接转分化为神经元（转分化神经元），同时制备等基因的诱导多能干细胞衍生神经元作为“年轻”对照。
• 验证：转分化神经元表达神经元标志物（Map2+ >90%，Tubβ3+ >80%），形成成熟突触，并发放自发和诱发的动作电位。
• 衰老标志保留：转分化神经元的CpG甲基化年龄与供体成纤维细胞一致（而诱导多能干细胞衍生神经元呈胎儿样模式），并表达更高水平的衰老标志物p16INK4A和凋亡标志物pro-caspase-3、AIF。

2. 衰老神经元中RNA结合蛋白广泛耗竭

• RNA测序显示，转分化神经元中超过4,000个转录本差异表达，上调通路包括免疫反应和溶酶体（衰老细胞常见）。
• 全细胞定量蛋白质组学揭示，已知的RNA结合蛋白在转分化神经元中广泛耗竭（尽管转录水平不变），尤其是剪接体、mRNA监视通路和RNA运输相关蛋白。基因集富集分析同样显示RNA结合蛋白相关通路耗竭。
• 值得注意的是，一些蛋白（如氧化磷酸化相关蛋白）在转录水平正常的情况下蛋白水平升高，提示衰老神经元优先维持代谢通路而非RNA相关过程。

3. 剪接体蛋白在衰老神经元中错误定位

• 免疫荧光显示，多个剪接体组分（包括U1复合物、tri-SNRNP复合物和TDP-43、TIA1等）在转分化神经元中从细胞核显著错误定位到细胞质。老年小鼠和人类大脑皮层神经元中也观察到TDP-43的年龄依赖性细胞质错误定位和foci形成。
• 功能后果：TDP-43的增强交联免疫沉淀显示，转分化神经元和老年小鼠小脑中TDP-43与内含子的结合显著减少（尽管保留典型的GU-rich结合基序），导致约500个转录本的选择性剪接改变，包括神经肌肉接头蛋白AGRN和痴呆相关基因MAPT。

4. 衰老神经元形成“慢性应激颗粒”

• TDP-43的亲和纯化-质谱显示，转分化神经元中TDP-43与剪接体组分相互作用增强，但与应激颗粒组分（如G3BP2、Caprin1）相互作用减弱。G3BP1的亲和纯化-质谱同样显示剪接体组分耗竭。
• 免疫荧光显示，在未受应激的转分化神经元中，G3BP1和Caprin1等核心应激颗粒蛋白预组装成oblong、畸形的condensates（“慢性应激颗粒”），而诱导多能干细胞衍生神经元中呈弥散分布。这些慢性应激颗粒也出现在老年小鼠皮层。
• 慢性应激颗粒形成与eIF2α磷酸化水平升高（整合应激反应标志）相关，且G3BP1和Caprin1的RNA结合谱显示3'UTR结合增加（急性应激的特征），表明衰老神经元处于基线慢性应激状态。

5. HSP90α活性异常导致应激颗粒无法解离

• 亲和纯化-质谱显示，HSP90α及其亚基是从转分化神经元应激颗粒中耗竭最显著的相互作用蛋白之一，VCP及其辅因子FAF2完全缺失。
• 泛素化整体增加，但G3BP1/G3BP2的泛素化修饰（应激颗粒解离所需）未被检测到，而HSP90α结合的线粒体蛋白在泛素化pull-down中高度富集。提示分子伴侣和泛素化机制优先处理线粒体蛋白，导致应激颗粒无法解离。
• 用HSP90α抑制剂ganetespib处理（偏向holdase活性）可显著减少慢性应激颗粒和亚砷酸盐诱导的应激颗粒的形成。

6. 衰老神经元对应激的韧性下降

• 用亚砷酸钠（氧化应激）或毒胡萝卜素（内质网应激）处理，诱导多能干细胞衍生神经元在2小时内可解离约50%的应激颗粒，而转分化神经元即使在24小时后仍有显著应激颗粒滞留。
• RNA测序显示，诱导多能干细胞衍生神经元在应激后激活HSP70和HSP90等分子伴侣的转录，而转分化神经元无法激活这些应激反应基因，仅HSPA6和HSPA7微弱上调。

7. 人类老年大脑验证

• 对中龄（30-50岁）和老龄（80-90岁）人类额叶皮层的蛋白质组学分析显示，数千种蛋白表达改变，上调通路富集线粒体基因集，而RNA通路耗竭，RNA结合蛋白表达水平显著降低。
• 免疫荧光显示老龄大脑中TDP-43细胞质foci增加，eIF2α磷酸化水平升高，G3BP1的eCLIP显示3'UTR结合增加，与培养神经元一致。

机制模型与意义

模型：在衰老过程中，神经元经历慢性整合应激反应，导致eIF2α磷酸化升高和“慢性应激颗粒”的形成。这些慢性应激颗粒在组成和物理性质上与典型应激颗粒不同——它们呈凝胶状，无法有效招募剪接体组分（包括TDP-43）。TDP-43等剪接蛋白在细胞质中的错误定位和功能隔离，导致其在细胞核内与靶标RNA的结合减少，引起广泛的选择性剪接异常。同时，HSP90α等分子伴侣被优先用于处理累积的线粒体蛋白（氧化磷酸化相关），无法有效促进应激颗粒的解离，形成恶性循环。最终，衰老神经元对新的急性应激事件反应迟钝，无法激活保护性转录程序，导致韧性下降。

核心概念突破：

• 衰老直接导致剪接体功能异常：首次证明自然衰老（无疾病突变）足以引起TDP-43等剪接蛋白的核输出和功能丧失，将衰老与ALS等神经退行性疾病中常见的剪接缺陷直接联系起来。
• “慢性应激颗粒”的概念：区别于典型的应激颗粒，这些慢性结构在未受应激的衰老神经元中持续存在，可能代表一种适应不良的、凝胶状的状态，而非功能性的应激反应。
• HSP90α的双重角色：揭示了HSP90α在衰老神经元中因“分心”于线粒体蛋白而无法执行应激颗粒解离功能，为衰老相关的蛋白稳态失衡提供了新机制。
• 跨物种保守性：从培养神经元到小鼠和人类大脑，关键发现高度一致，支持该机制的保守性和临床相关性。

临床转化潜力

治疗靶点：

• HSP90α调节剂：ganetespib等抑制剂可能通过改变HSP90α的构象/活性来促进应激颗粒解离，但需谨慎评估其对线粒体功能的影响。
• eIF2α去磷酸化：激活eIF2α磷酸酶可能降低慢性整合应激反应，但可能干扰正常的突触可塑性。
• TDP-43核定位：增强TDP-43核输入或抑制其细胞质聚集的小分子可能恢复剪接功能。

生物标志物：

• 细胞质TDP-43 foci、磷酸化eIF2α水平、血清或脑脊液中的异常剪接产物（如AGRN、STMN2）可能作为衰老相关神经元功能障碍的生物标志物。

研究局限与未来方向

• 局限：转分化模型是单层培养，缺乏胶质细胞和三维结构；直接比较年轻与老年供体，但无法排除个体差异；人类大脑样本量有限。
• 未来方向：在体内验证慢性应激颗粒的动态变化；探索其他RNA结合蛋白（如FUS、hnRNPA1）在衰老中的行为；开发针对HSP90α或eIF2α通路的干预策略，并测试其对认知功能的影响。