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來源：生物谷  “生于憂患，死于安樂”語出《孟子·告子下》，這句話意圖提醒人們，憂愁患難的處境可以使人發(fā)奮而得以生存，安逸快樂的生活可以使人懈怠而滅亡。可見，2000年前古人就已經(jīng)參透環(huán)境對一個人成長發(fā)展中的影響。 縱觀古今，貌似這句話一直在歷史的長河中不斷地被驗(yàn)證著，證實(shí)著。如今我們已然處于醫(yī)學(xué)科技發(fā)展的鼎盛時代，生活環(huán)境與人類大腦之間的關(guān)聯(lián)也在微觀生物學(xué)數(shù)據(jù)中一步步被呈現(xiàn)。這就不得不提及幾個關(guān)鍵詞：表觀遺傳學(xué)、DNA甲基化以及大腦衰老。  表觀遺傳學(xué)是指基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平變化，如DNA甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變化等。目前對于產(chǎn)生DNA甲基化的各種遺傳和環(huán)境因素及其生物學(xué)效應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，其中DNA甲基化水平與衰老方面的研究是表觀遺傳學(xué)的一個熱點(diǎn)的研究方向。 隨著年齡的增長而日漸衰老的過程中，大腦的功能也在逐漸下降，通常表現(xiàn)為認(rèn)知障礙，神經(jīng)退行性疾病的增加以及神經(jīng)可塑性的喪失，嚴(yán)重者則會產(chǎn)生阿爾茲海默癥，這些臨床表現(xiàn)均與年齡相關(guān)的DNA甲基化水平降低有關(guān)。因此，DNA甲基化水平可以作為一個表觀遺傳學(xué)時鐘，用于衡量衰老的生物標(biāo)志。 生活中進(jìn)行體育鍛煉，產(chǎn)生認(rèn)知刺激以及開展社交互動，這些被認(rèn)為可減輕年齡相關(guān)的大腦功能下降，改善衰老狀態(tài)。但其與年齡相關(guān)的DNA甲基化之間的影響還尚不清楚，不禁讓人遐想此類生活方式能否真正通過改變甲基化水平來影響衰老中的大腦功能嗎？ 近日，德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)的研究員在Nature Communication期刊中發(fā)表了名為“Environmental enrichment preserves a young DNA methylation landscape in the aged mouse hippocampus”的文章，證實(shí)了高刺激的環(huán)境能恢復(fù)大腦記憶控制中心海馬體中與年齡相關(guān)的DNA甲基化水平，保持海馬體的年輕化。這也直接地證實(shí)多樣豐富的老年生活方式有助于減緩大腦衰老，保持健康的生活狀態(tài)。 本研究以6周齡的小鼠為生物模型，隨機(jī)分成兩組，一組在生活在塑料玩具和隧道中；另一組生活在標(biāo)準(zhǔn)籠舍中，無任何設(shè)備，總計(jì)飼養(yǎng)3個月。然后對兩組小鼠進(jìn)行全基因組DNA甲基化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在有塑料玩具和隧道的環(huán)境中成長的小鼠相較于標(biāo)準(zhǔn)籠舍中的小鼠，隨著年齡的增長，DNA甲基化水平下降更少，更不明顯，也就說明在刺激環(huán)境中的小鼠相對與呈現(xiàn)更為年輕的狀態(tài)。  隨后進(jìn)一步了解刺激環(huán)境影響大腦海馬體中新生神經(jīng)元和相關(guān)細(xì)胞對應(yīng)基因和信號通路。結(jié)果表明與標(biāo)準(zhǔn)籠舍/低刺激環(huán)境的小鼠相比，刺激環(huán)境的小鼠組能激發(fā)產(chǎn)生更多的新生神經(jīng)元，使海馬體呈現(xiàn)更加年輕的狀態(tài)，同時大腦也更具有延展性和神經(jīng)可塑性。 最后研究員們探索了刺激環(huán)境是否可逆轉(zhuǎn)老年小鼠中與年齡相關(guān)的甲基化水平變化。可喜的是答案是肯定的，刺激環(huán)境可以使老年小鼠DNA甲基化重新恢復(fù)到年輕的狀態(tài)，提出防止與年齡相關(guān)的基因失調(diào)和認(rèn)知能力下降的可能性。 當(dāng)然對于人類來講，生活方式的刺激以及對應(yīng)的反應(yīng)都比小鼠模型要復(fù)雜的多，但基本的表觀遺傳原理是一致的，日后需要更深層次的研究來論證。 總體來說，小鼠模型的全基因組DNA甲基化分析顯示，高刺激環(huán)境可以提高/恢復(fù)大腦海馬體中與年齡相關(guān)的DNA甲基化水平，也預(yù)示著其對于預(yù)防老年動物大腦功能退化、促進(jìn)大腦功能等方面存在巨大潛力。 參考文獻(xiàn)： Zocher S, Overall RW, Lesche M, Dahl A, Kempermann G. Environmental enrichment preserves a young DNA methylation landscape in the aged mouse hippocampus. Nat Commun. 2021 Jun 23;12(1):3892. doi: 10.1038/s41467-021-23993-1. PMID: 34162876; PMCID: PMC8222384.  |
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