认知衰退老年大鼠海马转录组测序分析揭示慢性炎症与细胞外基质通路的关键作用

本研究针对老龄化认知衰退的分子机制难题，通过Morris水迷宫(MWM)行为学评估和RNA-Seq转录组测序技术，对比分析青年(RY)与老年(RA)大鼠海马区差异表达基因(DEGs)，发现121个DEGs（54上调/67下调）显著富集于慢性炎症、蛋白质稳态失衡和细胞外基质通路，其中Cd74/Cd4上调和Col1a1/Col3a1/Serpine1下调尤为突出，为认知老化提供了新型分子标志物和干预靶点。

　　

随着全球老龄化进程加速，约60%老年人存在不同程度的认知功能障碍，其中海马作为记忆整合的关键脑区，对年龄相关的退行性变化表现出特殊易感性。尽管已有药物尝试改善此类缺陷，但由于认知衰退涉及多通路复杂调控，单一分子靶点难以解释其机制，临床干预效果有限。这种现状促使科学家们转向系统生物学方法，试图揭示海马衰老的分子图谱。

中国中医科学院的研究团队在《Behavioural Brain Research》发表的研究中，通过整合行为学测试与高通量测序技术，构建了老年认知衰退大鼠模型的海马转录组图谱。研究采用3月龄(RY)和22月龄(RA)SD大鼠，通过Morris水迷宫(MWM)确认老年组存在显著空间记忆缺陷后，运用RNA-Seq技术筛选海马差异基因，结合qRT-PCR验证和生物信息学分析，发现121个DEGs主要参与慢性炎症、蛋白质稳态失衡和细胞外基质重构。

关键技术包括：1) Morris水迷宫评估空间学习记忆；2) 海马组织RNA-Seq转录组测序；3) qRT-PCR验证关键基因表达；4) KEGG/GO通路富集分析。实验动物来自北京维通利华实验动物技术有限公司(SCXK(京)2019-0002)。

动物模型建立
研究使用8只3月龄(RY)和8只22月龄(RA)雄性SD大鼠，在标准条件下饲养。年龄选择依据大鼠生命周期与人类衰老的对应关系，确保模型有效性。

认知行为学验证
MWM测试显示RA组逃避潜伏期显著延长，游泳路径效率降低，但运动速度无差异，排除了运动能力对认知测试的干扰，确证老年组存在单纯性空间记忆障碍。

转录组差异分析
RNA-Seq鉴定出121个DEGs(54上调/67下调)，qRT-PCR验证显示Cd74(主要组织相容性复合体II类伴侣分子)和Cd4(T细胞表面糖蛋白)显著上调，而胶原基因Col1a1/Col3a1和纤溶酶原激活物抑制因子Serpine1显著下调。

生物信息学解析
DEGs显著富集于三大通路：1) 慢性炎症相关通路，如Toll样受体信号；2) 蛋白质稳态失衡相关通路，涉及错误折叠蛋白清除；3) 细胞外基质(ECM)重构通路，特别是胶原代谢异常。

讨论部分指出，海马衰老伴随的慢性低度炎症可能通过小胶质细胞过度激活（如Cd74上调提示的MHC II类抗原呈递增强）导致神经元损伤；而ECM成分（尤其是胶原）的异常降解可能破坏突触微环境。这些发现为理解认知老化提供了多维度分子框架：炎症因子与ECM降解产物的累积可能形成正反馈循环，加速海马功能衰退。

该研究的创新性在于首次系统揭示老年海马转录组中炎症-ECM轴的关键作用，其中Cd74和Serpine1等分子可作为潜在生物标志物。中央公益性科研院所基本科研业务费(2022GJZ05)和国家自然科学基金(82174116)的支持使该研究得以深入开展，为开发针对多靶点的抗衰老干预策略提供了理论依据。