神经丝轻链被确认为跨物种衰老与死亡风险生物标志物
DZNE 与蒂宾根大学的研究人员发现,神经丝轻链(NfL)可作为一种跨物种的血液生物标志物,在多种动物中可检测到且随年龄增长而升高。在对高龄小鼠的随访中,NfL 上升速度还与寿命长短相关,提示其可用于评估生物学年龄并辅助估计动物的预期寿命。
德国神经退行性疾病中心(DZNE)与蒂宾根大学赫蒂临床脑研究所(HIH)的研究人员发现,蛋白质 神经丝轻链(neurofilament light chain,NfL) 可作为一种可在多种动物物种血液中检测到的生物标志物;其水平会随年龄增长而升高,这一现象在小鼠、猫、狗和马中均有观察。相关结果发表在科学期刊《PLOS Biology》。
NfL 蛋白是神经损伤的指征。当神经元发生改变或退变时——无论是由于疾病还是正常衰老——NfL 都会被释放。随后,NfL 可进入血液,并可通过高灵敏度的分析技术检测到。在阿尔茨海默病和 ALS 等神经退行性疾病中,血液中的 NfL 水平会升高。然而,即使在健康人群中,其浓度也会随年龄增长而上升。
神经丝轻链是神经元关键的结构组成部分,属于轴突内细胞骨架网络的一部分。在神经元应激、损伤或退变等情况下——这在多种神经系统疾病及衰老过程中很常见——NfL 会释放到细胞外空间,并最终进入血液循环。在血浆或血清中检测 NfL 已成为评估神经元完整性与神经退行性变的一种高灵敏度技术。
在对 44 只高龄小鼠进行的纵向观察中,研究人员在 4 个月内定期监测其血液 NfL 水平。NfL 上升较为缓慢的个体寿命相对更长,而上升更快则与更短的寿命相关。研究还显示,高龄人群血液中的 NfL 浓度与死亡风险增加相关,提示神经系统衰老与死亡率之间可能存在联系。
除猫、狗、马和小鼠外,研究还以抽样方式检测了另外 53 种动物,包括兔、狮、猴、象、爬行动物以及鸟类。本研究与德国斯图加特动物园、苏黎世大学 Vetsuisse Faculty 以及一家兽医诊断实验室合作完成。结果显示,所有哺乳动物的血液中均可检测到 NfL 蛋白,但在爬行动物和鸟类中仅在部分物种中检出,例如鳄鱼和鹦鹉。
对于非哺乳动物物种检出受限的一个可能解释是,这些动物的 NfL 蛋白序列与人类对应蛋白存在轻微差异,因此无法被本研究所用的检测方法识别。不同类群之间蛋白氨基酸序列的差异可能降低检测灵敏度,使得未来研究需要定制化的检测方法。
本研究的技术支撑在于使用高灵敏度免疫分析(immunoassays),能够对血液样本中极微量的 NfL 浓度进行定量。这些检测方法识别蛋白结构上的表位(epitopes);鉴于进化导致的差异,某些情况下可能会限制其在特定物种中的检出。
研究提示,该生物标志物可用于评估动物的生物学年龄并估计其预期寿命。源自痴呆研究的分析方法在兽医学中具有应用前景,可用于评估动物的生物学年龄、神经系统健康状况以及预期寿命。