Nature Aging：你的大脑衰老有多快？血液中8种蛋白质提供了线索

摘要：生物标志物可以监测大脑的衰老，揭示治疗痴呆症和其他与年龄相关的脑部疾病的方法。

研究人员已经确定了血液中的13种蛋白质，这些蛋白质可以预测一个人的大脑与身体其他部位相比衰老的快慢。

他们的研究发表在12月9日的《Nature Aging》杂志上，该研究使用机器学习模型，通过对1万多人的扫描来估计“大脑年龄”。研究人员随后分析了数千份扫描和血液样本，发现了8种与大脑快速衰老有关的蛋白质，5种与大脑缓慢衰老有关。

“以前的研究主要集中在蛋白质和实足年龄之间的关系，这意味着个人的真实年龄，”该研究的合著者、中国上海复旦大学的神经学家Wei-Shi Liu说。

然而，研究与一个人的大脑年龄相关的生物标志物可以帮助科学家们确定分子，以便在未来治疗与年龄相关的脑部疾病。Liu说：“这些蛋白质都是治疗脑部疾病的有希望的靶点，但可能需要很长时间才能验证它们。”

Liu和他的同事们利用机器学习分析了10949人的脑成像数据，创建了一个模型来计算一个人的大脑年龄，使用了数百种结构特征，如大脑总体体积、皮层厚度和白质数量。大脑年龄和实足年龄之间的差异，被称为大脑年龄差距，可以帮助指示大脑健康状况。

平均而言，参与者的大脑年龄与他们的实际年龄相差三岁左右，这意味着大多数人的大脑在生物学上比他们稍微“年轻”或“年长”。

研究人员希望找出与大脑年龄差距较大有关的蛋白质，因此他们分析了4696人（其中一半以上是女性）血液样本中2922种蛋白质的水平，并根据他们的大脑扫描结果将其与同一个人的大脑年龄进行了比较。他们确定了13种蛋白质，这些蛋白质似乎与较大的大脑年龄差距有关，其中一些已知与运动、认知和心理健康有关。

其中一种关键的蛋白质是brevican (BCAN)，它有助于形成和维持细胞周围的分子网络，并参与学习和记忆。高水平的BCAN与较慢的大脑衰老有关。阿尔茨海默病患者的脑细胞也比健康人表达的BCAN少。

图2 多模态脑年龄的发展

在另一项单独的分析中，作者发现一系列血液蛋白水平的变化在三个实足年龄达到峰值：57岁、70岁和78岁，每个年龄都标志着大脑衰老的不同阶段。例如，在57岁时，大多数变化发生在与新陈代谢、伤口愈合和心理健康相关的蛋白质中。在70岁时，参与脑细胞功能的蛋白质显示出与老年相关的大脑疾病（如痴呆和中风）风险密切相关的变化。在78岁时，研究人员观察到与免疫和炎症有关的蛋白质的变化。

“这些峰值有不同的含义”，可以用于大脑疾病的早期诊断和干预。

位于波恩的德国神经退行性疾病中心的神经科学家Anja Schneider说，这些发现是初步的，需要进一步的研究来确认哪些蛋白质可以作为大脑衰老的生物标志物。

“一个大问题是：这些蛋白质来自哪里？马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学的神经学家Mark Mattson说。他指出，在这项特殊的研究中，作者“测量的是这些蛋白质的血液水平，而不是大脑水平”。他补充说，未来在动物模型上的研究应该进一步探索确定的蛋白质水平的变化如何影响大脑衰老。

此外，大多数研究参与者都是欧洲血统，需要进一步的研究来调查这些发现是否适用于其他人群，Liu说。

[1] Plasma proteomics identify biomarkers and undulating changes of brain aging