脑衰老与X染色体

女性通常拥有两条X染色体，分别继承自父亲和母亲。然而，在她们的每个细胞中，仅需一条X染色体活跃运作，另一条会通过随机失活机制被关闭。一些细胞依赖母源X染色体，另一些则依赖父源X染色体。

一项针对小鼠的研究表明，当雌性小鼠的脑细胞仅表达母源X染色体时，其记忆力和认知能力的衰退速度显著快于那些同时表达父源和母源X染色体的同类。

X染色体的失活

在哺乳动物中，雄性和雌性的绝大多数染色体对是相同的，但性染色体却有所不同。雌性通常拥有两条X染色体（XX），而雄性则拥有一条X染色体和一条Y染色体（XY）。

在性别差异中，除了性染色体X和Y的数量发挥了重要作用之外，还有另一个关键机制——基因组印记。大多数基因会从父亲和母亲的染色体中各表达一份。然而，只有雌性会从父亲那里继承X染色体，因此，那些仅从父源X染色体表达的印记基因，只会在雌性体内表达。这种印记基因的存在可能是导致性别差异的重要原因之一。

尽管雌性和雄性都继承了母源X染色体，但两性之间的差异还可能来源于X染色体失活的过程。在雌性个体的每个细胞中，母源X染色体或父源X染色体中的一条会通过表观遗传机制随机被关闭或沉默，从而防止雌性体内X染色体基因产物的数量是男性的两倍。

在雄性中，任何仅从母源X染色体表达的印记基因会在所有细胞中激活，而在雌性中，由于X染色体失活的存在，这些基因不能在所有细胞中表达。

如果X染色体失活是完全随机的，那么雌性体内约一半的细胞会沉默母源X染色体，另一半细胞会沉默父源X染色体。然而，如果失活具有倾向性（偏向父源或母源X染色体），这种比例将发生偏移，导致表达该基因的细胞数量多于或少于一半。

由于这种具有“倾向性”的X染色体失活在雌性中十分常见，因此这种机制不仅可能导致两性差异，也会引发雌性个体之间的变异。

X染色体与脑健康

过去的许多研究已经证明，X染色体对脑健康至关重要。X染色体上的基因突变常导致智力障碍，而出生时仅有一条X染色体的女性（特纳综合征）常表现出认知功能受损。由于X染色体包含大量与脑功能相关的基因，因此探讨其在脑衰老过程中的作用尤为重要。

在新的研究中，研究人员就深入探讨了X染色体对小鼠的脑衰老和认知的影响。他们聚焦X染色体的亲本来源——即染色体来自父亲还是母亲——对脑细胞的潜在影响。

在实验中，他们培育了一组雌性小鼠，这些雌性小鼠要么仅表达母源X染色体，要么同时表达母源和父源X染色体。研究人员发现，仅表达母源X染色体的老年雌性小鼠在记忆和学习能力上表现更差。进一步研究显示，母源X染色体加速了海马区域的衰老，而海马是学习和记忆的关键脑部区域。

通过对脑细胞进行深入分析，研究团队发现，某些基因在母源X染色体上完全沉默，而在父源X染色体上保持活跃。当研究人员使用CRISPR基因编辑技术激活母源X染色体上的沉默基因时，这些年老的雌性小鼠的认知能力得到了显著改善。

这些实验结果综合表明，X染色体的亲本来源对脑健康和认知功能具有重要影响。那些因随机因素而更多表达母源X染色体的女性，可能在衰老过程中更容易出现认知障碍，或者面临更高的患阿尔茨海默病等疾病的风险。

进化意义与未来方向

尽管这项研究并未明确揭示为何母源X染色体相比父源X染色体会加速脑衰老，但研究人员推测，这可能是由于母源X染色体上的某些被抑制基因在生命早期提供了某种进化优势。这些基因表达模式或许对早期脑发育非常重要，但在生命后期却可能带来代价，加速了老年脑功能的衰退。

研究人员计划进一步探讨X染色体在脑衰老中的作用，以及是否可以解释人类脑疾病或记忆退化的风险。他们希望，这项研究或将能为延缓脑衰老、改善认知健康提供新思路。这对两性均具有潜在益处。

#参考来源：

https://www.eurekalert.org/news-releases/1070837

https://www.nature.com/articles/d41586-025-00079-2

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08457-y

#图片来源：

封面图&首图：Saydung89 / Pixabay