大脑微血管在悄悄消失？北脑戈鹉平团队发现血管退化会“偷走”脑力！| Nature Communications

我们的脑被称为“人体最精密的机器”，其正常运转依赖于持续不断的氧气和养分供应，而这些关键物质主要通过血管输送至脑组织。尽管脑重量仅占人体体重的约2%，却拥有长达700公里的毛细血管，并消耗了全身近20%的氧气和葡萄糖。科学研究早已表明，随着年龄增长，脑中的血管密度会逐渐减少。正常人群的血管密度可下降约10%至30%，而阿尔茨海默病患者的下降幅度可高达40%-60%。然而，一个重要的问题未被充分揭示：大脑中的血管退化会影响神经元功能吗？如何影响？

最近，北京脑科学与类脑研究所/北京协和医学院/昌平实验室戈鹉平团队的高晓飞博士、陈行军博士和博士研究生叶梦，在《自然通讯》（Nature Communications）期刊发表研究论文"Reduction of neuronal activity mediated by blood-vessel regression in the adult brain"揭示了脑血管退化可导致神经元活动的减弱的现象。

该研究团队利用遗传学方法，借助遗传学用特异性荧光蛋白分别标记了脑中的神经元、胶质细胞、血管内皮细胞及血管周细胞，并结合高分辨双光子显微成像技术，对脑内微血管及血流进行实时成像。他们通过这一技术对同一脑区的血管进行长达半年的持续追踪成像（小鼠平均寿命约为两年，其10天相当于人类的一年）。

https://mp.weixin.qq.com/s/l4RMjodYPgk1RUT7Tvzqfw

视频链接：连续51天在体脑血管微循环成像显示一根微血管退化的全过程。绿色为血流，红色为周细胞（视频）

图2：13个月（左）和29个月龄（右）的大鼠脑血管，来自Sonntag WA, 1997, Endocrinology

“追踪”血管：研究人员的新发现

研究者系统地记录了局部脑区微血管及血流随时间的变化，并进一步评估了血管退化对不同类型脑细胞功能的影响。研究发现，在成年小鼠中，每周约有0.34%的脑血管会出现自发性阻塞；若阻塞持续超过一周，随后在1-2个月内，这些微血管逐渐退化并消失。随着时间推移，这些零星的血管消失会逐步累积，推测一年降低可达20%。

图3：黄色标记一根退化的血管（视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/l4RMjodYPgk1RUT7Tvzqfw）

图4：脑中发现的三种退化血管的形态，红色为周细胞

此外，研究者还发现在成年鼠脑中，几乎没有新血管生成，而血管的自然退化却频繁发生，这可能是哺乳动物脑中血管数量大幅减少的主要原因。

图5：一个小胶质细胞推测正在清除一根退化的血管

血管退化的“连锁反应”：神经元功能受损

在正常情况下，氧气在脑组织中的扩散范围仅为100至150微米。而在小鼠脑中，毛细血管之间的平均距离约为40微米，大于脑细胞胞体与血管的平均距离，这使得每个脑细胞都能从附近血管获得充足氧气。

然而，研究人员观察到，随着血管数量逐渐减少，部分神经元放电的频率明显下降。同时，在神经元突触中负责能量供应的线粒体出现结构和功能异常，进一步削弱了突触间信号的传递效率和强度。血管密度降低导致神经元活动减弱，可能是高血压导致小动脉硬化或脑供血不足的机制之一，也可能是阿尔兹海默病发生的重要因素。

图7：脑血管自发性退化累积，导致神经元离血管的距离明显变长，pre-RE， post-RE,退化前后

图8：神经元活动在微血管退化后明显降低

图9：脑血管退化的累积会导致突触线粒体形态和功能受损

这项研究告诉我们什么？

研究中的核心发现是：成年脑并非缺乏修复能力，而是新血管生成极为有限，无法补偿血管的退化速度，导致整体血管密度持续下降。该研究深化了我们对脑血管衰老机制的理解，指出血管退化可能是神经功能减退的重要原因。

论文信息

本研究同时得到李军博士、陆楠楠博士、姚迪博士、高辛未老师、慈博博士、郑丽君博士、伊亚婷博士、高士文博士、研究生毕湛迎等支持。同时感谢赵瑚、贾洁敏、韩峰、孙文智、卢应梅、陈飞、王晓群、伍龙军、刘强、史凯斌、时颖超、沈博、周波、吕辉、蔡国恩、彭勃、杨世斌、郭青春等教授与实验室成员的鼎力相助。本研究获得了国家科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大专项、国家自然科学基金及北京脑所的资助支持。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41467-025-60308-0