There is a strong correlation between aging and onset of idiopathic Parkinson's disease, but little is known about whether cellular changes occur during normal aging that may explain this association. Here, proteomic and bioinformatic analysis was conducted on the substantia nigra (SN) of rats at four stages of life to identify and quantify protein changes throughout aging. This analysis revealed that proteins associated with cell adhesion, protein aggregation and oxidation-reduction are dysregulated as early as middle age in rats. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) was identified as a network hub connecting the greatest number of proteins altered during aging. Furthermore, the isoform of GFAP expressed in the SN varied throughout life. However, the expression levels of the rate-limiting enzyme for dopamine production, tyrosine hydroxylase (TH), were maintained even in the oldest animals, despite a reduction in the number of dopamine neurons in the SN pars compact(SNc) as aging progressed. This age-related increase in TH expression per neuron would likely to increase the vulnerability of neurons, since increased dopamine production would be an additional source of oxidative stress. This, in turn, would place a high demand on support systems from local astrocytes, which themselves show protein changes that could affect their functionality. Taken together, this study highlights key processes that are altered with age in the rat SN, each of which converges upon GFAP. These findings offer insight into the relationship between aging and increased challenges to neuronal viability, and indicate an important role for glial cells in the aging process.

中文翻译：

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大鼠黑质的定量蛋白质组学分析将胶质纤维酸性蛋白置于衰老过程中失调的蛋白质中心：对特发性帕金森病的影响。

衰老与特发性帕金森病的发病之间存在很强的相关性，但我们对正常衰老过程中是否发生细胞变化可以解释这种关联知之甚少。在这里，对处于生命四个阶段的大鼠的黑质 (SN) 进行蛋白质组学和生物信息学分析，以识别和量化整个衰老过程中的蛋白质变化。该分析表明，早在大鼠中年，与细胞粘附、蛋白质聚集和氧化还原相关的蛋白质就失调。胶质纤维酸性蛋白 (GFAP) 被确定为连接衰老过程中改变的最多蛋白质的网络枢纽。此外，在 SN 中表达的 GFAP 同工型在整个生命过程中都不同。然而，多巴胺产生的限速酶的表达水平，酪氨酸羟化酶 (TH)，即使在最老的动物中也能维持，尽管随着衰老的进展，SN 部分紧凑 (SNc) 中的多巴胺神经元数量减少。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。尽管随着衰老的进展，SN pars compact（SNc）中的多巴胺神经元数量减少，但即使在最古老的动物中也能保持。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。尽管随着衰老的进展，SN pars compact（SNc）中的多巴胺神经元数量减少，但即使在最古老的动物中也能保持。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。尽管随着年龄的增长，SN pars compact（SNc）中多巴胺神经元的数量减少了。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。尽管随着年龄的增长，SN pars compact（SNc）中多巴胺神经元的数量减少了。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。每个神经元 TH 表达的这种与年龄相关的增加可能会增加神经元的脆弱性，因为增加的多巴胺产生将是氧化应激的另一个来源。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。反过来，这将对来自本地星形胶质细胞的支持系统提出很高的要求，这些星形胶质细胞本身显示出可能影响其功能的蛋白质变化。总之，这项研究突出了大鼠 SN 随年龄变化的关键过程，每个过程都集中在 GFAP 上。这些发现提供了对衰老与神经元活力增加挑战之间关系的洞察，并表明神经胶质细胞在衰老过程中的重要作用。