关于大脑前线细胞表面“糖盔甲”（糖萼）的新发现可能揭示认知能力下降与阿尔茨海默病等疾病的发病机制，并为治疗开辟全新路径。

斯坦福大学

2月26日

大脑衰老拼图中最关键的碎片，其实一直藏在我们的眼皮底下？当神经科学长期聚焦于蛋白质与 DNA 时，斯坦福大学（Stanford University）研究团队却将目光转向糖类，特别是那些如锁子甲般覆盖所有细胞的复杂糖链。

斯坦福大学研究团队发现，大脑前线细胞表面这层"糖盔甲"的变化，可能是理解认知能力下降与阿尔茨海默病等疾病的关键。

"这如同登陆新行星，"诺贝尔奖得主、化学系教授兼萨拉凡化学-人类健康研究中心（Sarafan ChEM-H）贝克家族主任 Carolyn Bertozzi 教授表示。她在细胞表面糖链及其生物学功能方面的研究为这项跨学科工作奠定了基础。"我们首次走出舱外，试图理解这个全新世界。"

该发现的核心人物是斯坦福大学生物交叉学科研究生研究员 Sophia Shi。她的博士研究架起了 Bertozzi 实验室与神经科学家 Tony Wyss-Coray 实验室的桥梁。Wyss-Coray 现任神经病学与神经科学教授，Wu Tsai 神经科学研究所 Phil and Penny Knight 脑韧性计划主任。

在对衰老小鼠的研究中，Shi 发现构成血脑屏障的细胞表面糖衣——即糖萼（Glycocalyx）——存在显著的年龄相关变化。这道屏障通过滤除有害物质同时允许必需营养物进入来保护大脑。

"糖萼如同森林，" Shi 解释道，"在年轻健康的大脑中，这片森林郁郁葱葱、生机盎然。但在衰老大脑中，它变得稀疏、斑驳、退化。"

研究发现，糖萼的年龄相关变化会削弱血脑屏障。随着屏障随年龄增长出现渗漏，有害分子可能渗透入脑，进而加剧炎症反应、认知能力下降及神经退行性疾病。

"这项工作为探索衰老大脑如何丧失韧性奠定了新领域的研究基础，" D.H. Chen 神经病学讲席教授（二级） Wyss-Coray 表示。

该研究在线发表于《自然》（Nature）杂志上，由 Bertozzi 与 Wyss-Coray 共同指导，Shi 为第一作者。

研究于2025年2月26日发表在《Nature》（最新影响因子：50.5）杂志上

血脑屏障的衰退与韧性

尽管 Wyss-Coray 实验室长期研究衰老如何影响血脑屏障，但 Shi 的项目首次揭示了年龄对其糖质盔甲——糖萼（Glycocalyx）的作用。

研究结果令人震惊：老年小鼠中，糖萼关键组分——刷状糖蛋白黏蛋白（Mucins）显著减少。这种糖萼变薄现象与血脑屏障通透性增加及神经炎症加剧相关。

脑内皮糖萼在衰老过程中呈现显著功能失调

当团队向老年小鼠补充关键黏蛋白以重建"年轻态"糖萼时，血脑屏障完整性改善，神经炎症减轻，认知功能获得可测量的提升。

"糖链调控对大脑具有双重效应——衰老时糖萼丢失带来负面影响，而修复糖萼则产生积极效果，" Shi 指出，"这为治疗脑衰老及相关疾病开辟了全新路径。"

Bertozzi 强调该发现的重要性："生物学研究的关键在于找准方向。糖萼的巨幅结构变化一直藏于眼前，只因前人未曾关注或缺乏研究工具。"

Carolyn Bertozzi 和 Tony Wyss-Coray 教授

糖萼的主动调控角色

Shi 的研究引发新思考：传统认为糖萼仅是阻止有害物质入胞的被动屏障，但其糖链可能在大脑衰老中发挥主动调控作用。

Bertozzi 解释道："科学家常通过核酸与蛋白质理解生物过程的精密调控，却可能忽视了糖分子的作用。糖组（Glycome）为生物系统提供了实现极致调控的复杂性。"

这一特征在大脑中尤为显著——许多糖分子呈现独特表达模式。然而迄今为止，它们在脑衰老与疾病中的作用仍属未知领域。

Sophia Shi 博士，本研究的主要作者，斯坦福大学生物科学交叉学科（Bio-X）研究生研究员，化学系博士研究生

Shi 兼具化学与生物学背景，解决了单一实验室无法攻克的难题。该研究还整合了斯坦福 ChEM-H 神经科学研究中心的两大交叉机构：萨拉凡 ChEM-H 与 Wu Tsai 神经科学研究所脑韧性计划。

在年轻小鼠中（左图），脑血管内皮细胞表面覆盖着致密的糖萼层（透射电镜图像中显示为黑色）。而在老年小鼠（右图）中，该糖萼层变得稀疏且薄弱。通过重建"年轻态"糖萼，研究者成功改善了老年小鼠的认知功能

大脑糖盾与疾病

关于糖萼仍存诸多疑问：衰老导致其衰退的驱动力为何？人类是否发生类似改变？Bertozzi 指出："人脑研究困难重重，但确认人类是否存在相同机制对疗法转化至关重要。"

本研究还为应对阿尔茨海默病等神经退行性疾病提供了新的机遇，这也是 Shi 特别感兴趣的一个领域。通过确定糖萼变化背后的分子通路，研究团队希望发现能够减缓甚至逆转疾病进展的治疗靶点。

Shi 即将在哈佛大学的罗兰研究所（Rowland Institute at Harvard）建立自己的实验室，她计划扩展这项研究，以更深入地了解聚糖在神经退行性疾病中的作用，并探索其在新疗法开发中的潜力。

脑内皮糖萼层的异质性

除了衰老和神经退行性疾病，这些发现对于药物有效送达大脑也具有重要意义。血脑屏障极难穿透，这使得许多神经性疾病的治疗颇具挑战性。通过了解糖萼的作用，科学家可能会发现将药物送入大脑的更佳方法，为多发性硬化症到脑癌等一系列疾病的治疗带来希望。

目前，这项工作标志着踏入一个新领域的第一步。正如 Shi 所言：“我很兴奋能够揭开大脑衰老和神经退行性疾病中糖萼的秘密，并发现我们如何利用其潜力来改善大脑健康。”

创立于1891年的斯坦福大学

参考文献

Source：Stanford University

Changes in brain's 'sugar shield' could be key to understanding effects of aging

Reference：

Shi, S.M., Suh, R.J., Shon, D.J. et al. Glycocalyx dysregulation impairs blood–brain barrier in ageing and disease. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08589-9

免责声明

本公众号上的医疗信息仅作为信息资源提供与分享，不能用于或依赖于任何诊断或治疗目的。此信息不应替代专业诊断或治疗。在做出任何医疗决定或有关特定医疗状况的指导之前，请咨询你的医生。

       原文标题 : 大脑'糖盾'的变化或是理解衰老影响的关键