多數人到了中年就會意識到記憶和認知功能出現衰退，不過與之相關的具體機制至今尚未明朗。美國時間16日，一份由史丹福大學研究團隊領導的新研究，透過分析實驗鼠在老化過程中大腦白質(white matter)發生的基因表現變化，新發現白質也是大腦老化的重點區域之一，並根據基因表現模式建立一套針對大腦老化的評分系統。這項研究發表在《Cell》。
 
研究團隊表示，相較於大腦皮質(cortex)和海馬迴(hippocampus)，白質在老化研究中是相對較受忽略的區塊，而此研究發現白質也是對老化特別脆弱的腦區，能夠為延緩正常老化的認知功能衰退，以及與神經退化性疾病(例如：阿茲海默症、帕金森氏症、多發性硬化症)對老化的影響提供新的觀點。
 
在這項研究中，共研究了59隻約在3到27月齡之間的實驗鼠，檢驗牠們大腦兩半球中的15個區域，找出每個腦區表現最多的基因群，最終找出82個基因，在10個以上的腦區最常出現、且濃度隨著老鼠月齡出現變化。
 
研究團隊根據這些基因，開發出一個泛用型的老化評分標準，評估這些基因在不同腦區、隨著月齡的活動變化。結果發現，在12月齡到18月齡的實驗鼠(相近於人類50歲左右)，大腦白質是基因最早出現變化，且變化也最明顯的腦區。
 
研究團隊表示，雖然還不能斷言白質的基因表現變化會影響記憶和認知功能，還需要更多遺傳學模擬、神經生物學研究，但是大腦白質扮演著將不同腦區連結在一起的重要角色。
 
過去已有研究指出，老化會干擾腦部穩定的基因表現模式，包括啟動調節發炎和免疫反應的基因，或是關掉負責蛋白質和膠原蛋白合成的基因。其中，發炎和免疫反應影響到與神經傳導息息相關，也負責保護神經纖維的髓鞘構造。
 
此外，團隊也透過限制熱量攝取以及輸注年輕鼠血漿(plasma)等兩種介入方式，從老鼠19月齡起，給予持續4週的介入。結果發現，飲食介入會使得與晝夜節律(circadian rhythms)相關的基因啟動，而血漿介入則會啟動與幹細胞分化和神經成熟相關的基因，選擇性地逆轉與年齡相關的基因表現。
 
研究團隊還針對三種神經退化性疾病，包括阿茲海默症、帕金森氏症和多發性硬化症的相關基因，檢測與年齡相關的改變。結果發現，老年鼠每個基因的表現分布都出現改變，且出現在過去被認為和神經退化性狀況較無關的腦區，這項發現可以幫助科學家深入了解患有神經退化性疾病、卻無明確基因連結的患者。
 
研究團隊表示，雖然在老鼠身上觀察到的基因變化，可能無法直接適用到人類身上，但確實為大腦白質與衰老帶來新的觀點，也提供了新的機會，找出特別易受老化影響的細胞群，或是進一步探索基因表現如何導致神經活性和結構的發生功能性變化，進而找出治療或介入方法。
 
針對大腦白質的腦齡評估，在臺灣也有上頂醫學以腦部擴散式磁振造影(Diffusion MRI)技術為基礎，結合人工智慧(AI)技術，研發出非侵入式的腦神經纖維示蹤技術(Tractography)。目前上頂醫學開發的水分子擴散MRI量化髓鞘的應用，已在2020年取得美國FDA 510(k)、2022年也獲得臺灣衛福部食藥署(TFDA)許可。
 
參考資料：
https://medicalxpress.com/news/2023-08-gene-fingerprint-brain-aging.html
原始論文：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00805-X
 
(編譯 / 吳培安)