來源:生物探索 在人類衰老的復雜機制研究中,家養貓這種陪伴性動物可能比傳統實驗室模型(如小鼠)提供更具洞見的研究視角。已有研究表明,貓在老化過程中,其大腦會表現出類似人類的萎縮和認知退化特征。這些發現是“時間翻譯(Translating Time)”項目的一部分,該項目旨在比較150多種哺乳動物的腦發育軌跡,并已擴展至衰老研究領域。研究人員希望通過這些數據,揭示年齡相關疾病,尤其是神經退行性疾?。ㄈ?A style="BOX-SIZING: border-box; TEXT-DECORATION: none; COLOR: rgb(35,35,35); BACKGROUND-COLOR: transparent; transition: 0.2s" >阿爾茨海默病)的病理機制。(11月5日 Nature:Cat brains age like ours — and could help scientists to understand cognitive decline) 動物模型的局限性 在探索人類衰老對大腦的影響時,研究人員面臨傳統實驗室模型的顯著局限性。小鼠雖然在基因操作方面具有優勢,但其壽命僅有數年,難以積累與人類衰老過程中相似的神經退行性損傷。此外,小鼠的大腦結構與人類差異明顯,缺乏清除錯誤折疊蛋白斑塊(plaques)的某些機制,而這些斑塊正是阿爾茨海默病的標志之一。這些進化差異可能是阿爾茨海默病治療研究成效不佳的原因之一。 相比之下,家養寵物如貓和狗為研究提供了更具潛力的替代模型。它們壽命較長,并與人類共享相同的生活環境,易于受到人類常見疾?。ㄈ绶逝趾?A style="BOX-SIZING: border-box; TEXT-DECORATION: none; COLOR: rgb(35,35,35); BACKGROUND-COLOR: transparent; transition: 0.2s" >糖尿病)的影響。尤其是貓,其壽命通常比狗略長,且因特定性狀而高度近交的現象較少,從而減少了某些遺傳疾病的風險。因此,貓的大腦老化模式可能比小鼠更接近人類的老化過程。 此外,貓的行為模式、社交互動和生活環境與人類的相似性也為研究提供了獨特機會。貓在老化過程中表現出記憶力下降、活動減少及行為變化等,這些變化在老年人群中也非常常見。因此,研究貓在衰老過程中的行為和神經變化,不僅可以幫助研究人員理解人類認知退化的機制,還可能揭示衰老對大腦功能的具體影響機制。 時間翻譯項目 “時間翻譯”項目始于20世紀90年代,旨在幫助發育生物學家研究哺乳動物的大腦發育過程。項目研究人員收集了多種哺乳動物的腦發育數據,并利用這些數據繪制了不同物種之間的大腦發育曲線,幫助研究人員將不同物種的腦發育狀態與人類的相應年齡進行比較。 隨著項目的推進,越來越多的研究者希望將該數據庫擴展至包括衰老過程中的大腦變化。為此,研究團隊開始收集貓的大腦老化數據。他們通過獸醫診所和動物園收集數據,并通過“貓齡項目(Catage Project)”邀請貓主人提供寵物的相關信息,建立了貓與人類之間的年齡對比關系。例如,一只一歲的貓大致相當于18歲的人類,而兩歲時則相當于22歲。 為了更好地了解貓在老化過程中的大腦變化,研究人員進行了大量縱向研究,追蹤貓的行為變化和神經退行性變化。研究團隊通過這些數據詳細繪制了貓的老化曲線,發現貓在整個生命過程中大腦的某些區域會顯著萎縮,尤其是與記憶和學習相關的區域。這些變化與人類大腦老化過程中觀察到的非常相似,為理解衰老的分子機制提供了重要線索。 貓大腦老化與人類的相似性 當貓達到15歲時,其大腦老化相當于人類80歲左右。在這一階段,一些貓表現出明顯的認知功能衰退。通過大腦掃描,研究團隊發現老年貓的大腦體積變化與老年人類的變化相似。此前的研究還表明,貓的大腦會積累類似阿爾茨海默病患者大腦中的異常蛋白斑塊和纏結。這些結果顯示,貓的大腦在衰老過程中經歷的變化與人類高度相似,從而使貓成為研究人類認知衰退的有價值模型。 研究人員還觀察到,老年貓在探索欲望、反應速度和睡眠模式等行為方面出現退化,這些行為變化與老年人中常見的變化非常相似。通過對貓的神經影像和行為進行雙重分析,研究人員能夠更深入地理解這些退化背后的神經生物學機制。 奧本大學(Auburn University)獸醫學院衰老和神經科學領域教授,Christine Charvet指出,為了應對人類醫學的挑戰,科學研究需要多種模型系統,而不僅僅依賴于小鼠或靈長類動物。她特別強調,使用貓這一與人類老化模式更為接近的模型,研究人員能夠獲得更具臨床相關性的數據,從而為神經退行性疾病的治療策略提供基礎。 貓與其他動物模型的比較 盡管貓在某些方面比小鼠更接近人類,但它們并非唯一的研究模型。其他動物,如某些非人靈長類動物,可能在大腦老化的不同方面表現出更好的相似性。例如,美國南加州大學的Caleb Finch教授倡導更多地研究裸鼴鼠(Heterocephalus glaber),這種小型嚙齒動物具有極長的壽命且癌癥發病率低,這些特性使其在衰老研究中具有獨特的優勢。 裸鼴鼠以其卓越的抗衰老能力吸引了研究人員的注意。與貓不同,裸鼴鼠具有出色的抗氧化機制,使其在整個生命周期中幾乎不出現與氧化應激相關的神經損傷。此外,裸鼴鼠的長壽為研究長期神經保護機制提供了可能性。相比之下,貓的大腦更容易出現類似人類的退化模式,因此在研究與阿爾茨海默病相關的病理特征方面,貓顯然比裸鼴鼠更為合適。 小鼠、貓、狗、靈長類動物和裸鼴鼠等在不同方面為神經退行性疾病和衰老研究提供了寶貴數據??咸刂萘⒋髮W(Kent State University)比較神經生物學家Melissa Edler教授認為,盡管小鼠在某些方面不盡如人意,但由于其基因操作的便利性,仍然在研究中具有重要價值。未來,研究人員可能需要開發多種動物模型系統,以應對衰老和神經退行性疾病的多樣性研究需求。 此外,靈長類動物在神經解剖學上與人類的高度相似性,使得它們在研究復雜神經過程(如高級認知功能)時具有獨特優勢。盡管研究靈長類動物面臨倫理和成本方面的挑戰,但它們在理解大腦老化對復雜認知功能的影響方面仍不可替代。相較之下,貓雖不具備靈長類動物的高級認知能力,但其較長的壽命和與人類疾病相似的病理過程,依然使其成為研究衰老的重要模型。 未來的研究方向 關于貓大腦老化的研究仍在不斷擴展中,Charvet教授和她的團隊已收集了數千只貓的健康記錄和血液分析數據,并對超過50只貓進行了大腦掃描。他們的目標是通過這些數據進一步了解貓大腦在衰老過程中的變化,并將其與人類的老化過程進行比較。這不僅有助于理解貓的認知退化過程,也為人類阿爾茨海默病等神經退行性疾病的研究提供了寶貴的數據支持。 在此基礎上,Charvet教授計劃將研究擴展到其他物種,希望通過多樣化的模型更好地揭示人類大腦老化的機制。她指出,盡管貓在某些方面作為研究對象具有優勢,但研究人員仍然需要多個動物模型協同,以全面理解人類大腦老化過程。 未來的研究還可能集中于探索如何通過干預措施延緩貓的大腦老化,以為人類提供參考。例如,飲食控制、環境豐富化(enrichment)以及社會互動等因素對貓大腦健康的影響,都是未來研究的重點。這些干預措施不僅可能改善貓的生活質量,也為開發針對人類的老化干預策略提供了實驗依據。 此外,基因組學和蛋白質組學的進展為深入了解貓大腦老化過程提供了新工具。通過分析貓大腦中表達變化的基因和蛋白質,研究人員希望找到衰老過程中的關鍵生物標志物(biomarkers)。這些標志物不僅可以用于早期診斷和監測神經退行性疾病的進展,還可能成為未來治療的靶點。