研究提供了社会环境和健康大脑之间的关键联系

随着人们年龄的增长，保持积极和可预测的社会环境变得越来越重要。例如，与朋友和家人保持密切联系已被确定为健康老龄化的关键因素之一。

虽然健康、思想和身体的一些衰退是不可避免的，但研究表明，保持积极的社会环境可以帮助避免一些关键的压力源和衰老的挑战。

长期以来，科学家们一直对探索这些根本原因感兴趣，并研究环境如何提供减缓大脑衰老速度的途径。

我们仍然无法很好地理解我们的社会环境如何“深入皮肤”影响我们的身体和大脑，但最近的许多研究都指出了基因调控水平的变化——我们的基因是如何转变的开启和关闭。”

NoahSnyder-Mackler，亚利桑那州立大学生命科学学院助理教授，亚利桑那州立大学生物设计研究所进化与医学中心和神经退行性疾病研究中心附属机构

随着新技术的出现，科学家们可以开始梳理出一个人的社会环境动态与大脑分子变化之间的神秘联系。

但是，由于人类研究难以进行，并且衰老过程会在典型的人类寿命中持续数十年，像Snyder-Mackler这样的科学家已经转向使用我们最亲近的遗传表亲，即非人类灵长类动物，以更好地了解我们的社会环境如何改变我们的生理机能——从有机体水平一直到我们的基因。

现在，在一项新研究中，Snyder-Mackler和共同第一作者KennethChiou(亚利桑那州立大学博士后研究员)和AlexDeCasien(以前在纽约大学，现在是国家心理健康研究所博士后研究员)领导了一项国际研究该团队证明，在猕猴种群中，社会地位较高的雌性具有更年轻、更有弹性的分子特征，这在社会环境和健康大脑之间提供了关键联系。

这项工作是在恒河猴身上进行的，它们“是医学上研究最充分的非人类灵长类动物模型物种。这些动物也表现出一些我们在人类身上看到的与年龄相关的相同变化，包括骨密度和肌肉质量下降，免疫力下降系统变化，以及行为、感觉和认知功能的整体损害，”Snyder-Mackler说。

该团队包括加勒比灵长类动物研究中心/波多黎各大学、华盛顿大学、宾夕法尼亚大学、埃克塞特大学、纽约大学、北卡罗来纳中央大学、卡尔加里大学和里昂大学的主要合作者。该研究发表在《自然神经科学》杂志(DOI:10.1038/s41593-022-01197-0)上，由国家老龄化研究所、国家心理健康研究所、国家科学基金会和美国国立卫生研究院研究办公室资助基础设施计划。

佩雷尔曼医学院、艺术与科学学院教授迈克尔普拉特说：“这项研究建立在我们团队研究卡约猕猴社会行为、遗传学和大脑之间相互作用超过15年的基础上。”宾夕法尼亚大学沃顿商学院。“我们团队的发现证明了为这项长期研究投入的所有辛勤工作和资源的价值。”

纽约大学人类学教授JamesHigham补充说：“这项研究显示了跨机构建立长期合作网络的价值。”“为此类网络提供长期资金是在自然动物种群中实现重要多学科发现的关键。”

老龄化的社会环境和生物学

Snyder-Mackler实验室的一个广泛主题是调查社会环境变化的根本原因和后果，从微小的分子一直到整个有机体的规模进行检查。

在过去十年中，新的基因组技术促使研究人员以前所未有的水平探索这些相互作用，以探索环境与基因组之间的这种动态相互作用。社会或环境逆境能否在分子水平上模拟老年?答案是肯定的。Snyder-Mackler的团队最近发表了(10.1073/pnas.2121663119)首批研究之一，该研究表明经历过自然灾害，特别是飓风的人的免疫系统分子年龄较大。

他们研究的群体是一群自由放养的恒河猴，它们生活在波多黎各孤立的圣地亚哥岛。这些动物自1938年以来一直生活在岛上，由加勒比灵长类动物研究中心(CPRC)管理。

为了在社会地位和大脑内部运作之间建立联系，该团队进行了两项互补研究：1)从大脑的15个不同区域生成全面的基因表达数据集，以及2)在单一区域更详细地关注一个区域细胞水平(在这种情况下，对大脑的单个区域进行详细分析，即背外侧前额叶皮层(dlPFC)，这是一个长期与记忆、计划和决策相关的大脑区域。这项工作得到了详细的行为观察和数据收集的补充36只研究动物(20只雌性和16只雄性)。

紧急模式

当他们按年龄对每个样本大脑区域进行分组时，8个不同的基因簇脱颖而出。其中最有趣的是那些参与代谢过程、细胞信号传导以及免疫和应激反应的。

“我们最终确定了数以千计的基因，这些基因显示出与年龄相关的表达模式差异，其中大约1,000个基因在整个大脑中显示出高度一致的模式，”Chiou说。

接下来，他们专注于他们的分析，以在单个细胞水平上放大大脑的前额皮质区域。

Chiou说：“我们通过测量24名雌性猕猴dlPFC中71,863个个体细胞的基因表达来补充我们的全脑基因表达数据。”

基因表达数据使他们能够将每个单独的细胞分为八种广泛的神经细胞类型(例如，兴奋性神经元、小胶质细胞等)，然后进一步将它们解析为dlPFC大脑区域中的26种不同的细胞类型和亚型。

他们还揭示了猕猴和人类年龄基因表达特征之间的强烈相似之处。其中一些变异特定于与退行性神经系统疾病相关的区域，而另一些则反映了整个大脑中与老年相关的保守神经系统模式。

与小鼠和人脑数据相比，显示出与跨区域年龄相关的变化最相似的通路是脑细胞间通讯(化学突触传递，在五个区域共享)、大脑生长(负调节神经发生，在三个区域共享)和细胞生长和死亡的关键脑调节基因(促炎细胞因子肿瘤坏死因子的正调节，在三个区域共享)。

但并不是所有的研究结果都在人类身上发现了相似之处，这表明某些神经退行性疾病的根本原因可能也是使我们成为独特人类的部分原因。

年龄对猕猴和人类的影响之间的这些关键差异可能有助于解释某些人类神经退行性疾病背后的独特机制。

在显示跨区域年龄差异最大的生化途径中，有能量途径(电子传输链/氧化磷酸化，在四个区域发现)。有趣的是，人类神经退行性疾病，如帕金森病(四个区域)、亨廷顿病(三个区域)和阿尔茨海默病(一个区域)，与人类和猴子之间差异最大的一些基因组有关。

“这表明，虽然人类的神经退化途径在某些地区的年龄特征与猕猴不同，但它们仍然表现出与社会逆境的强烈重叠，类似于人类社会逆境和神经退行性疾病之间的流行病学联系，”DeCasien说。

老龄化与社会环境的变化有关

接下来，该团队将他们的数据应用于猕猴衰老的社会方面，这具有几个独特的特征。在雌性猕猴中，支配等级(社会地位的猴子类比)是从它们的母亲那里继承的，并且在大多数情况下，在它们的一生中保持稳定。这与在雄性猕猴中发现的模式非常不同，雄性猕猴在成熟时离开它们的群体，并进入等级制度底部的新群体，然后随着它们在新群体中的任期延长而上升。

Snyder-Mackler说：“人类和其他社会物种的证据表明，与年龄相关的疾病的风险、发作和进展的可变性部分可以用社会逆境的变化来解释。”“例如，在雌性猕猴中，低社会地位与死亡率增加有关，它对免疫细胞基因表达的影响类似于人类衰老的基因表达特征。”

接下来，他们想确定社会逆境是否与猕猴大脑中的年龄分子特征有关。他们发现，等级对基因表达的影响尤其是由高等级女性中较年轻的分子谱驱动的，这表明较高等级和较年轻大脑年龄之间的关联并不是沿着社会等级线性表达的，而是特定于具有最高等级的女性。行列。较高的社会地位可能带来多种优势，包括获得更多资源的机会、更可预测的环境以及减少来自队友的骚扰。

“我们的研究结果提供了大脑中衰老与社会逆境之间分子相似性的一些初步证据——提供了一种关键机制，将不利(或相反，有益)环境与与年龄相关的大脑衰退和疾病的早期发作和更快进展联系起来，”德卡西安说。

最后的想法

现在，这些地图集和发现将为未来研究人类健康和衰老的易于处理的、具有重要临床意义的模型提供有价值的目标。

这些链接可能有因果解释;例如，社会逆境的慢性压力已被提议通过促进免疫系统减弱的慢性炎症来加速衰老。他们的工作强调了将社会环境视为影响衰老和健康的关键因素的重要性。

埃克塞特大学心理学和动物行为学副教授劳伦·布伦特(LaurenBrent)说：“毫无疑问，人类和其他群居动物的社会生活与它们的其他生物学特性密不可分。”“令人兴奋的未来研究将向我们展示为什么我们与他人的互动会影响我们衰老的速度，以及这些影响是否可逆。

由于这项研究的数据和发现，我们可能正在朝着这个目标迈进。“综合起来，我们的研究结果提供了丰富的分子资源，对大脑中与年龄相关的分子变化进行了分类——在一个生活在复杂的社会和自然环境中的非人类灵长类动物模型中，”Snyder-Mackler说。“我们希望他们能为我们如何过上更长寿、更健康、更幸福的生活提供新的见解。”