“注入新鲜血液”这个短语长期以来一直被用作一种比喻，象征着新鲜思想对停滞组织所起的振兴作用。但现在的研究表明，它在字面意义上也适用。在一项让人联想到吸血鬼传说和沐浴血液故事的进展中，年轻血液似乎确实能使老年大脑恢复活力。
斯坦福大学的神经科学家托尼·韦斯-科雷领导的研究人员在2014年的一项研究中表明，输注年轻小鼠的血液可以逆转老年小鼠的认知和神经功能障碍。他们使用了一种有点奇怪的技术，将两只小鼠缝合在一起，使它们共享一个循环系统（称为连体共生），结果发现，与年轻同伴连在一起的老年小鼠，其大脑中称为海马体的区域的基因活动发生变化，神经连接增加，突触可塑性增强。突触可塑性被认为是学习和记忆的基础机制，在这种机制中，神经连接的强度会随着经验的积累而改变。他们还给老年小鼠输注了年轻的血浆（血液的液体成分，含有蛋白质和激素，但不含细胞），这显著提高了它们在学习和记忆测试中的表现。
如果这些发现能在人类身上得到复制，可能会产生深远的影响。随着预期寿命的延长，正常的年龄相关认知能力下降以及阿尔茨海默病等神经退行性疾病的负担已成为全球最大的公共卫生挑战之一。海马体是形成“情节”记忆（事件回忆）和空间记忆（用于物理导航）的关键区域，它特别容易受到衰老的影响，随之而来的是学习和记忆能力的下降；当患上阿尔茨海默病时，它也会在早期恶化。
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在周三发表于《自然》杂志上的新研究中，韦斯-科雷及其同事更进一步地表明，来自人类脐带和年轻成人的血浆对老年小鼠也有有益的影响，这是在人体中测试该方法的一小步。“这表明，年轻生物（包括人类）的血液中存在一些因子（或成分），可以使老年大脑恢复活力，使其更像年轻的大脑一样工作，”韦斯-科雷说。“这让我们离（人体）更近了一步，因为它表明人类血液中也含有相同的因子。”他们还发现了一种蛋白质，该蛋白质似乎对产生这些益处非常重要，为开发治疗认知能力下降的方法提供了新的关注点。肯塔基大学的生物学家埃里克·布拉洛克（未参与该研究）说：“他们分离出一个可药物化的靶点，该靶点似乎可以使海马体中与年龄相关的认知能力下降恢复活力。” “这相当令人兴奋。”
研究小组从人类脐带以及年龄较小和较大的成年人（19至24岁和61至82岁）那里提取了血浆。他们发现，根据血浆来源年龄的不同，许多蛋白质的水平也不同。他们每隔四天给老年小鼠（经过基因改造，使其免疫系统缺陷，不会对人类血浆产生不良反应）输注三种类型的血浆，持续两周。研究人员发现：脐带血浆增加了与神经可塑性和记忆相关的几个基因的活性；年轻成人血浆激活了同一基因的一个子集；而老年成人血浆对基因表达没有影响。然后，研究人员测量了用每种类型的血浆或盐溶液处理的小鼠海马体中的电活动，结果表明，脐带血浆促进了一种称为“长期增强作用”（LTP）的突触可塑性，这种突触可塑性被广泛认为是记忆的神经基础。
然后，研究人员表明，这些益处延伸到了行为方面。他们使用了一种恐惧条件反射任务，在这种任务中，小鼠必须记住它们受到电击的围栏；以及一种迷宫任务，该任务涉及记住许多孔中的一个它们可以安全隐藏的孔。与输注盐溶液的动物相比，用脐带血浆处理的小鼠在两项任务中的表现都明显更好。布拉洛克说：“重要的是，它显示了对依赖于海马体的行为的影响；我们知道这些行为会随着年龄的增长而改变，”而且这些变化“可以通过这种治疗逆转”。
为了追踪可能产生这些影响的原因，研究小组编制了一份小鼠和人类共有且水平随着年龄下降的血浆蛋白质清单。然后，他们测试了一些最好的候选蛋白质，发现其中两种会影响神经可塑性。其中一种（CSF2）已被知可以逆转患有阿尔茨海默病的小鼠的认知障碍和有毒蛋白质积聚，因此他们将重点放在第二种蛋白质TIMP2上，该蛋白质在衰老大脑中的作用尚未被研究。
研究人员使用放射性标记来表明，静脉注射的TIMP2可以穿过血脑屏障。然后，他们将这种蛋白质注射到具有正常免疫系统的老年小鼠体内，发现这再现了脐带血浆对记忆表现和海马体LTP的有益影响，而经过基因改造缺乏TIMP2的小鼠则表现出LTP减少。这些结果表明，TIMP2足以产生有益的影响。因此，为了证明TIMP2对于记忆功能也是必要的，他们给正常的年轻小鼠注射了TIMP2中和抗体。这导致年轻小鼠在空间记忆任务中表现非常差。最后，他们表明，用去除了TIMP2的脐带血浆处理的老年（免疫缺陷）小鼠，并没有出现使用正常血浆所见的记忆力改善。“我们对此感到惊讶，”韦斯-科雷说。“我没想到会如此明确。”
TIMP2是调节一类酶活性的蛋白质家族之一，而这些酶反过来又调节许多不同的蛋白质。“也许这就是为什么TIMP2如此强大的原因，”韦斯-科雷说。“它不仅仅具有一个功能，而是调节着广泛的蛋白质及其活性的网络。”尽管结果如此引人注目，但韦斯-科雷并不认为TIMP2是全部。“如果这是唯一的因素，那就太好了，但它可能非常重要，”韦斯-科雷说。布拉洛克同意：“这当然是一个合理的目标，”他说。
这项研究留下了许多未决问题，研究小组正在努力解决这些问题。“我们正在努力找出这些因子在体内产生的部位，为什么它们会随着年龄的增长而减少，以及我们是否有可能调节[它们]？” 韦斯-科雷说。“来自血液的因子如何与大脑对话？它们是与大脑中的血管相互作用，直接调节神经元还是调节支持细胞？” 韦斯-科雷和他的同事也在寻找其他因子。他们先前发现，除了老年小鼠从年轻血液中受益之外，暴露于老年血液的年轻小鼠的记忆力也会下降，这表明老年血液可能含有“衰老”因子。“我们想知道这些是什么，因为人们有可能抑制[这些]因子，从而也产生有益的效果，”韦斯-科雷说。“在基本的生物学层面上仍然有很多问题有待解决。”
这里也有直接的医学意义。“这些发现使我们能够向前迈进，直接在人体中测试人类血浆输注，”韦斯-科雷说。“下一步是进行安全试验，然后进行更大规模的疗效试验。”去年，一家名为Ambrosia的加利福尼亚州蒙特雷公司启动了美国首个临床试验，以测试年轻血液在人体中的抗衰老作用，但参与者必须付费才能参加，这引发了伦理问题。韦斯-科雷对这项试验持批评态度，但他共同创立的公司Alkahest最近在18名阿尔茨海默病患者身上完成了一项更严格的小型安全试验，“没有不良副作用”。这种疗法的一个优势是，毒理学测试在很大程度上是不必要的。“血浆是一种人类产品，因此您不必在动物身上进行毒理学研究，”韦斯-科雷说。“如果我们发现对人类有益的血浆成分，那么您可以在几年内潜在地使用它，而典型的药物开发计划是五到十年。” 他补充说，也可能“合成生产这些因子或开发模仿其活性的小分子，但这需要更长的时间。”