我科学家在灵长类动物脊髓中新发现为探索衰老机制开辟新方向
科技日报 | 作者 张佳星
11月1日，《自然》线上发表中国科学院动物研究所与北京基因组研究所联合研究团队的最新发现，该研究历时7年找到一种对运动神经元有毒的细胞亚型，团队将其命名为“AIMoN-CPM”。
“通过对单细胞的分析，我们在老年灵长类动物脊髓中发现了一群特有的细胞，这群细胞总是围绕在衰老运动神经元周围。”论文共同通讯作者、中国科学院动物研究所研究员刘光慧告诉科技日报记者，这种特有的聚集一定有生命活动的目的，经深入研究发现，这群细胞分泌一种“毒性”蛋白，可让运动神经元加速衰老。
发现运动神经元受损来源
俗话说，人老先老腿。可见，人体衰老后最先退化的是运动能力。
“我们的研究也证实运动神经元是脊髓中对衰老最为敏感的细胞类型。”论文第一作者、中国科学院动物研究所助理研究员孙淑慧介绍，神经组织学分析研究表明，随着灵长类动物脊髓的运动神经元细胞中衰老相关标志物显著增加，神经元功能呈退化趋势。
仅占脊髓全部细胞0.3%—0.4%的运动神经元细胞为什么在衰老过程中“首当其冲”？它们遭遇了什么？
为了打开这个谜团，团队为灵长类动物衰老的脊髓绘制了一张单细胞水平的高分辨率活动轨迹图。“轨迹图错综复杂、细胞和分子类型多样，必须精细绘制才能发现端倪。”论文共同通讯作者、中国科学院北京基因组研究所研究员张维绮表示，这部分研究耗时较长。通过组织病理学、细胞生物学和分子生物学分析，研究人员在衰老的运动神经元周围发现一种新的细胞亚型（AIMoN-CPM），它们通过分泌几丁质酶1蛋白激活周边运动神经元中的特定信号导致后者衰老。
据介绍，正常情况下，人体内的几丁质酶1浓度很低，可帮助人体对抗带有几丁质的病原。但在特定疾病状态下它会被数千倍激活，造成炎症或损伤。在过去相关机制机理研究尚不够清晰，而此次研究正是明确了一种新的神经细胞亚型是几丁质酶1的来源，为衰老机制的探索开辟了崭新方向。
明晰最新人体衰老路径
“我们在老年人和老年猴的脑脊液和血清中，均发现了几丁质酶1显著升高的情况。”张维绮表示，这证明我们团队在分子层面发现的轨迹图确实存在于人的机体中。
为了进一步验证全新细胞亚群分泌的几丁质酶1对运动神经元具有毒性，研究者借助手术机器人将几丁质酶1注射到猴的脑脊液中，发现其可促发衰老及轴突传导功能障碍，损伤机体运动能力。
如何验证人的脊髓运动神经元也会受到几丁质酶1的毒性影响呢？“人体神经系统研究一直受困于体内研究，为此，我们在体外干细胞分化的基础上，建立了人类运动神经元与微环境的体外相互作用模型，对人体神经运动进行细胞层面的仿真。”论文共同通讯作者、中国科学院动物研究所研究员曲静说。
利用这种创新体系，研究团队证明阻断几丁质酶1的抗体可以有效阻断老年脑脊液对神经元的促衰作用。研究人员还利用该体系进行了药物筛选评价，发现维生素C能有效抑制几丁质酶1造成的运动神经元衰老。
“我们对老年食蟹猴开展了为期3年的维生素C干预研究。”曲静表示，非人灵长类动物体内实验表明，长期口服维生素C可明显改善老年食蟹猴脊髓运动神经元的衰老。
学界认为，当前脊髓及其运动神经元随衰老变化的研究非常有限，该研究首次从衰老的角度建立了灵长类动物脊髓小胶质细胞失调、几丁质酶升高与运动神经元退变之间的因果联系。