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衰老是生命不可避免的一个方面，但这一现实背后的生物学原理仍知之甚少。尽管影响身体的每个器官，但衰老不能简单地归因于单一途径，而且围绕大脑显着变化的机制不太清楚。

近几十年来，老龄化的原因和机制已成为重要问题，因为死亡率下降提高了预期寿命，从年到年增加了6岁，从66.8岁增加到7.4岁。

因此，与年龄相关的疾病负担显着增加。正常和病态衰老之间的界限是模糊的，因为随着时间的推移，所有成年人都会经历生理和认知的变化。然而，驱动这些变化超过神经退行性阈值的遗传、生物和环境因素尚待阐明。

大脑结构的变化

40岁以后，脑容量减少，70岁后继续以加速的速度减少。脑萎缩是总容积减少的原因，也可归因于脑室容积增加和浅表沟扩大。导致这种细胞死亡的机制尚不清楚。

有争议的是，除了突触数量的减少外，细胞体积的减少可能比细胞数量本身更重要。受伤、感染或神经退行性疾病会加速这一过程，一些研究已将性别确定为一个调节因素。

除了脑容量减少外，灰质体积（主要由神经元细胞体组成）在整个成年期都会下降，虽然白质体积（有髓轴突）在中年达到顶峰，但此后也会减少。

表现为白质病变(WML)的异常髓鞘形成可以通过MRI识别，这也是衰老的常见标志。它们反映了小血管疾病，并与多种神经退行性疾病密切相关，例如阿尔茨海默氏病(AD)、痴呆症和帕金森氏症。

大脑结构的结构变化与实际年龄相关性如此之高，以至于最近使用MRI图像结合机器学习的研究成功地预测了年龄，平均绝对误差小于5岁。这提供了神经影像学的潜在用途，可将结构变化识别为衰老的生物标志，并可用于识别“加速”或神经退行性变异。

代谢和遗传老化

时间老化伴随着衰老；细胞、组织和有机体功能的内在衰退，这也会导致生理缺陷。这种下降代表了分子损伤和修复之间的不平衡，并且涉及线粒体功能、蛋白质降解和氧化应激反应的功能失调过程。

大脑中的代谢改变包括线粒体断裂、电子传输受损和线粒体DNA氧化损伤增加，最终导致NAD+等高能产物的减少和活性氧的有害影响。也有证据表明抗氧化作用降低和氧化损伤分子的清除受损。

由于线粒体、抗氧化和类淋巴系统的清除减少，这些衰老途径导致废物和神经毒性蛋白质的积累。蛋白质聚集是AD的特征，其特征是淀粉样蛋白斑块和神经原纤维缠结，导致突触传递的功能性后果。

衰老还具有遗传特征，包括未修复的DNA损伤的积累和随之而来的基因组完整性的丧失，导致RNA和蛋白质产品生产过程中的错误增加。

与年龄相关的DNA损伤对大脑有显着影响，因为神经元无法进行双链断裂修复，因为它们永久处于有丝分裂后。相反，神经元细胞专注于修复通过同源重组主动转录的基因，而不是修复整个基因组。

目前尚不清楚某些DNA损伤模式是否会导致与年龄相关的疾病，或者受损DNA的积累是否只是随着时间推移而发生，因此是年龄的读数。

痴呆症和老年痴呆症

认知能力随年龄下降

衰老过程中大脑结构和化学成分的改变会产生行为后果。认知功能随年龄变化最均匀的变化是记忆力。在工作记忆、注意力和执行功能任务中也发现了与年龄相关的差异。

这些“非病理性”认知变化被认为是由于任务执行过程中注意力分散的敏感性增加和处理速度降低所致。然而，了解区分老年人表现更好或更差的机制一直是一个挑战。脑萎缩可能是导致神经退行性疾病致病性认知能力下降的一种机制。

一项荟萃分析发现，海马体和内嗅皮质等不同区域的体积减少与轻度认知障碍(MCI)相关。此外，其他研究已经确定了同时进展为AD诊断的MCI患者的海马萎缩率的变化。考虑到这些大脑结构在记忆中起着关键作用，因此它们与记忆丧失相关的疾病有关也就不足为奇了。

我们能停止衰老吗？

虽然按时间顺序老化对每个人来说都是普遍的，但生物老化存在个体差异，减缓生物过程以更好地保护大脑可能是可能的。有几种生活方式的改变可能在与年龄相关的认知能力下降中发挥保护作用，例如锻炼、能量限制和抗氧化剂补充。

然而，有趣的是，与戒酒相比，适度饮酒（每周1-6杯）与较低的痴呆风险相关，这表明减缓衰老过程可能比逆转与年龄相关的损害更为复杂。