大脑中一种叫做丝状肌动蛋白（F-actin）的蛋白质的积累会抑制细胞废物（包括 DNA、脂质、蛋白质和细胞器）的清除。由此产生的废物积累会削弱神经元功能并导致认知能力下降。通过调整衰老果蝇神经元中的一些非常特殊的基因，研究人员阻止了 F-actin 的积累，维持了细胞循环，并将果蝇的健康寿命延长了约 30%。

随着年龄增长，记忆力下降的不仅仅是人类，果蝇也是如此。但由于果蝇的寿命只有大约两个月，因此它们可以作为理解衰老导致的认知能力下降的有用模型。

《自然通讯》杂志发表的一项新研究表明，当一种常见的细胞结构蛋白——丝状肌动蛋白（F-actin）在大脑中积聚时，它会抑制一个关键过程，即去除细胞内不必要或功能失调的成分，包括 DNA、脂质、蛋白质和细胞器。由此产生的废物堆积会削弱神经元功能并导致认知能力下降。通过调整衰老果蝇神经元中的一些特定基因，研究人员阻止了 F-actin 的积聚，维持了细胞循环，并将果蝇的健康寿命延长了约 30%。

肌动蛋白是帮助细胞形成形状的蛋白质家族，在人体中含量丰富。F-肌动蛋白形成细丝，对维持细胞结构和许多其他功能至关重要。由前博士后学者 Edward (Ted) Schmid 在 David Walker 实验室领导的研究人员注意到 F-肌动蛋白在衰老果蝇的大脑中积聚，并想知道这是否会导致大脑衰老和整体机体健康丧失。

他们发现的第一条相关线索是：限制饮食的苍蝇寿命更长，而且大脑中 F- 肌动蛋白的积累更少。他们的第二条线索是：当使用一种已知可以延长寿命的药物雷帕霉素治疗时，老年苍蝇大脑中的 F- 肌动蛋白也更少。

“但这只是相关性，并不能直接证明 F-actin 不利于大脑衰老，”沃克说，他是该研究的资深作者，也是加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学教授。“为了找到因果关系，我们转向了遗传学。”

由于果蝇基因组已被彻底绘制和理解，该研究小组能够针对衰老果蝇中已知在肌动蛋白丝积累中发挥重要作用的基因进行研究。其中包括一种名为Fhos 的基因，该基因属于已知能延长和组织肌动蛋白丝的蛋白质家族。

“当我们降低衰老神经元中Fhos 的表达时，它阻止了 F-actin 在大脑中的积累，”Schmid 说道，他现在是阿肯色生物科学研究所的研究员和阿肯色州立大学的助理教授。“这确实让我们能够扩大研究范围，因为现在，我们有了直接的方法来针对大脑中 F-actin 的积累，并研究它如何影响衰老过程。”

尽管基因干预仅针对神经元，但它改善了果蝇的整体健康状况。它们的寿命延长了 25-30%，同时显示出大脑功能改善的迹象以及其他器官系统健康状况改善的标志。防止 F-actin 积累可以保护认知功能，这表明积累正在推动年龄引起的认知衰退。

“随着年龄的增长，苍蝇的记忆力会越来越差，它们的学习和记忆能力在中年时会下降，就像人类一样，”沃克说。“如果我们阻止 F-actin 的积累，它就会帮助苍蝇在年老时学习和记忆——这告诉我们这种积累不是良性的。”

进一步的研究表明，F-肌动蛋白会干扰人体的“细胞垃圾处理系统”。细胞内受损或多余的蛋白质和其他成分会在“自噬”过程中被分解。衰老研究已经证实，自噬途径会随着年龄的增长而变得不那么活跃，但没有人知道具体原因。

这项新研究表明，阻止 F-actin 积累可使老年果蝇大脑中的自噬更加活跃。作者发现，如果他们去除 F-actin 但也禁用自噬，则不会减缓衰老：F-actin 驱动大脑衰老的主要机制似乎是通过削弱自噬。研究人员还表明，破坏老年大脑中的 F-actin 可以将大脑自噬恢复到年轻水平，并逆转某些大脑衰老的细胞标志。

这些发现对于大脑中 F-actin 减少的老年果蝇来说可能是个好消息。但这尚未在人类身上得到证实，开发防止 F-actin 积累的干预措施可能更具挑战性。尽管如此，这一发现为研究人员指明了一条富有成果的新方向，使人类更健康地老龄化。

沃克说：“我们大多数研究衰老的人都致力于超越寿命，实现所谓的健康寿命。我们希望帮助人们在延长寿命的同时享受良好的健康和高质量的生活。我们的研究改善了果蝇的认知和肠道功能、活动水平和整体健康寿命——并为我们在人类身上取得的成就带来了希望。”

该研究由美国国立卫生研究院国家老龄化研究所资助。