嬰兒臍帶血能改善記憶與學習

【本刊訊】近期臺灣出現透過臍帶血治療腦性麻痺成功的首例,讓臍帶血有了更多面向的治療。除了臺灣的亟待寫治療成功,在美國史丹佛大學(Stanford University)最新的研究發現人類的臍帶血中有一種蛋白質能夠改善老鼠的腦功能,有效的抵抗衰老症狀,包括記憶喪失、降低肌肉功能、新陳代謝下降與骨質的流失。

數十年來,研究人員為了研究年輕血液對於小鼠的影響,透過連體接合術(parabiosis)將兩隻小鼠縫合在一起,並藉由較年輕小鼠的血液分享其循環系統。而先前的結果也顯示利用這樣的方法能夠使小鼠恢復年輕活力。因此,研究人員進一步測試新生兒的臍帶血若注入小鼠體內能否有相同功效,目標是要找出人類臍帶血是否存在著影響衰老症狀的因子。

實驗結果發現,將人類臍帶血注入小鼠的靜脈中,可以改善小鼠的迷航能力(navigate mazes)並且學會躲避會遭受電擊的區域,代表著能顯著改善其記憶與學習能力。當研究人員將這些小鼠的小腦進行解剖觀察發現在與學習和記憶相關的海馬迴中,細胞會表達更多能引起神經元在腦中有更多的連結的基因,然而若提供較年長的血液則沒有這些情況發生。
得知這項結果,研究人員進一步將臍帶血當中的66種蛋白質與年長的血液進行比較,找到了幾個可能造成影響的蛋白,並將之注入小鼠靜脈中,發現只有其中一個蛋白TIMP2(tissue inhibitor of metalloproteases 2),能改變小鼠的表現,讓正常老化所損失的腦細胞再生,而在注射缺乏TIMP2血液的小鼠則對於記憶無任何影響。

目前研究人員還不清楚TIMP2是如何維持及調節大腦中的細胞以影響記憶與學習,因為現今的研究中TIMP2從未與記憶和學習有任何相關連性,不過先前此實驗室的研究則發現年輕小鼠的血液含有較高水平的蛋白質——GDF11, 並且若將GDF11注入小鼠中則會刺激腦中的血管生長,不過此蛋白質並不會直接進入大腦調控,因此科學家認為TIMP2可能是調節細胞和血管生長的上游主要因子,增加此蛋白質則進而同時影響許多分子途徑(pathways),進而調節身體中的系統進行並間接影響大腦。

研究人員也表示下一步要確定TIMP2是如何具體的影響大腦,是活化已老化的細胞或是對一般細胞有全面性的影響,將透過更多的研究來釐清。若TIMP2對於記憶與學習能夠有顯著的幫助,未來或許也可能發展成治療老人癡呆症的相關藥物。
Sara Reardon, Young human blood makes old mice smarter, Nature, 2017/4/19.

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