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衰老会导致神经系统功能失调，小胶质细胞在其中的作用备受关注。为探究其衰老过程，研究人员培养 BV-2 小胶质细胞，发现衰老小胶质细胞免疫反应受损，还确定了关键分子（如 SLC16A3、P2RY12/13） 。这为理解和干预衰老相关神经疾病提供思路。
在神奇的人体世界里，随着年龄的增长，我们的身体会发生许多变化，其中神经系统的老化尤为明显。衰老过程中，神经系统的稳态被打破，氧化应激和炎症增加，这使得人们更容易患上各种神经疾病，比如常见的神经退行性疾病、脑血管疾病等。而小胶质细胞（microglia）作为中枢神经系统中的常驻免疫细胞，在这些疾病的发生发展中扮演着重要角色。它具有独特的转录组和细胞可塑性，对大脑发育和维持健康的内环境稳定至关重要。但随着年龄增长，小胶质细胞的转录组会发生改变，偏离其正常的 “哨兵” 功能，增加大脑对神经系统疾病的易感性。
目前，关于小胶质细胞在衰老过程中具体获得何种表型仍存在争议，而且研究面临诸多困难。一方面，研究小胶质细胞衰老的实验模型存在问题，以往多使用从 aged 哺乳动物中收集的小胶质细胞，这些细胞除了经历衰老过程，还受到其他因素影响，难以明确衰老本身对小胶质细胞的影响。另一方面，对于小胶质细胞是否具有衰老相关的特征，如细胞衰老标记物等，不同研究结果相互矛盾。所以，深入了解小胶质细胞的衰老过程迫在眉睫，这对于揭示衰老相关神经疾病的发病机制以及开发针对性的治疗方法具有重要意义。
为了解开这些谜团，来自 Karolinska Institutet（卡罗林斯卡学院）的研究人员展开了一项重要研究。他们通过长期培养 BV-2 小胶质细胞，建立了一种新的体外小胶质细胞衰老模型。研究发现，衰老的小胶质细胞具有独特的基因表达谱，免疫反应受损。并且，通过与来自 aged 小鼠和人类的原代小胶质细胞转录组数据集进行比较，确定了如 SLC16A3 和 P2RY13 等关键分子，这些分子在衰老小胶质细胞中表现出一致的表达变化。此外，研究还发现衰老小胶质细胞的功能，如吞噬作用、迁移能力等也发生了改变。该研究成果发表在《Cell Death Discovery》上，为理解小胶质细胞衰老和衰老相关神经疾病提供了新的视角。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先是 RNA 测序（RNA-Seq）技术，对不同条件下的小胶质细胞进行测序，分析基因表达谱的变化；其次是免疫印迹分析（Immunoblot analysis），用于检测蛋白质的表达水平；还通过定量逆转录聚合酶链反应（quantitative RT-PCR）验证基因表达的变化；另外，利用多种细胞功能检测实验，如细菌吞噬实验、细胞迁移实验等，探究小胶质细胞的功能变化。实验样本包括来自小鼠的 BV-2 小胶质细胞、原代小鼠小胶质细胞，以及来自人类尸体大脑皮质组织样本。
下面来看具体的研究结果：
- 体外衰老的 BV-2 小胶质细胞具有独特的转录组特征：研究人员通过长期培养建立了体外衰老的 BV-2 小胶质细胞模型，对其进行 RNA-Seq 分析，发现衰老的 BV-2 小胶质细胞与对照细胞相比，有 1681 个差异表达基因（DEGs）。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析表明，衰老的 BV-2 小胶质细胞翻译能力可能增强，但免疫反应相关功能受损，同时还发现转录因子 NFKB1、RELA 和 SPI1 的变化。免疫印迹分析显示衰老的 BV-2 小胶质细胞翻译增强，RT-qPCR 分析也证实了其免疫相关转录组反应的改变123。
- 长期培养的 BV-2 小胶质细胞缺乏经典的衰老标记：尽管通常情况下，BV2 小胶质细胞在一些刺激下可诱导衰老，但研究发现长期培养超过 100 天的 BV-2 小胶质细胞仍能增殖，细胞周期分布无明显差异，衰老相关基因 Cdkn2a、Cdkn1a 表达下调，Tp53 表达不受影响，端粒长度反而增加，且缺乏衰老相关的 β - 半乳糖苷酶（SA-β-Gal）活性等衰老特征45。
- 衰老的 BV-2 小胶质细胞免疫反应和神经毒性降低：用脂多糖（LPS）刺激衰老和年轻的 BV-2 小胶质细胞，RNA-Seq 分析显示，衰老的 BV-2 小胶质细胞对 LPS 的反应强度减弱，细胞因子表达水平改变，如 Il6/IL-6 产生减少，Il10/IL-10 表达上调。衰老的 BV-2 小胶质细胞吞噬细菌能力在早期改变，对淀粉样 β 肽（Aβ）的摄取与年轻细胞相似。此外，衰老的 BV-2 小胶质细胞条件培养基对神经元生长的抑制作用和神经毒性均低于年轻细胞67。
- 衰老的 BV-2 小胶质细胞与原代小胶质细胞有共同的转录组特征：通过重新分析原代小鼠和人类小胶质细胞的转录组数据，发现衰老的 BV-2 小胶质细胞与原代小胶质细胞有显著的转录组相似性。meta 分析确定了 13 个在所有模型中共享的差异表达基因，其中 SLC16A3 上调，P2RY13 下调。在 LPS 刺激条件下，重叠的差异表达基因增加到 29 个，包括 SLC16A3、CAPG、LGALS3BP 等上调基因和 P2RY12、P2RY13、NRIP1 等下调基因89。
- 衰老小胶质细胞中 Slc16a3/MCT4 表达增加与酸化减少相关：RT-qPCR 和免疫印迹分析证实衰老的 BV-2 小胶质细胞中 Slc16a3/MCT4 表达增加。功能验证发现，LPS 处理后，衰老的 BV-2 小胶质细胞条件培养基中乳酸浓度和细胞外酸化率（ECAR）增加不明显，表明 MCT4 表达增加但功能受损1011。
- 衰老小胶质细胞中 P2RY12 和 P2RY13 表达降低影响迁移能力：RT-qPCR 和流式细胞术分析表明衰老的 BV-2 小胶质细胞中 P2ry12 和 P2ry13 基因和蛋白表达水平降低。功能实验显示，衰老的 BV-2 小胶质细胞迁移能力受损，对不同 ATP 浓度的迁移反应也发生改变1213。
- 老年人类大脑小胶质细胞表现出 MCT4 上调和 P2RY12 下调：对人类死后大脑皮质组织样本分析发现，老年个体小胶质细胞中 MCT4 蛋白表达显著增加，P2RY12 蛋白表达显著降低，且小胶质细胞形态发生改变，如面积扩大、分支减少1415。
在讨论部分，研究人员指出，他们建立的体外衰老小胶质细胞模型是一种独特的研究模型，避免了其他刺激对小胶质细胞表型的影响。通过对衰老小胶质细胞的研究，揭示了其免疫缺陷表型以及关键的遗传驱动因素。MCT4 在衰老小胶质细胞中的作用涉及乳酸分泌和代谢调节，其表达增加可能与衰老大脑中乳酸水平升高有关，并且影响炎症反应和神经毒性。P2RY12 和 P2RY13 作为小胶质细胞稳态标记物，其表达下调影响小胶质细胞的迁移和炎症反应。虽然研究存在一定局限性，如使用的 BV-2 小胶质细胞系模型，但通过多种模型的比较转录组 meta 分析，仍为理解小胶质细胞衰老过程提供了有价值的信息。
总的来说，这项研究通过建立新的体外模型和综合分析，深入探究了小胶质细胞的衰老过程，确定了关键分子驱动因素，为进一步研究衰老相关神经疾病的发病机制和开发潜在治疗策略提供了重要基础，有助于推动该领域的发展，为解决衰老相关神经疾病难题带来新的希望。
