《GeroScience》:Structural and mitochondrial dendritic degenerations in old hypoglossal motor neurons
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本研究首次系统揭示老年F344大鼠舌下运动神经元(MNs)存在显著的树突退行性变(包括树突长度、表面积减少及树突棘丢失)和线粒体碎片化(线粒体体积密度降低、横截面积和形态因子减小)。这些改变在大型MNs(可能对应FF型运动单元)中尤为突出,与年龄相关的舌肌少症(sarcopenia)和吞咽障碍(dysphagia)密切相关。研究提示树突和线粒体退化可能是老年神经运动功能障碍的早期病理基础,为针对性的神经保护策略(如稳定细胞骨架和改善线粒体动力学)提供了理论依据。
引言
老年人群常出现呼吸消化功能衰退(如咳嗽无力、吞咽困难和吸入性肺炎),其中舌肌收缩功能减弱是重要诱因。在人类和F344大鼠模型中,年龄相关的肌肉无力与运动神经元(MN)死亡同步发生。既往研究表明,树突和线粒体退变是神经元死亡前的关键病理过程。本研究旨在探究老年期舌下运动神经元是否存在树突、树突棘和线粒体病理改变。
材料与方法
研究选用年轻(6月龄)与老年(24月龄)雌雄F344大鼠,分别采用高尔基-考克斯(Golgi-Cox)染色和连续块面扫描电镜(SBFSEM)技术分析树突形态和线粒体超微结构。通过三维重建和卡瓦列里体积估算法定量评估树突长度、表面积、分支复杂度、树突棘密度以及线粒体体积密度、横截面积(CSA)和形态因子等参数。
结果
老年大鼠舌下运动神经元呈现显著的树突退行性变:总树突长度减少23%,表面积减少21%,分支数量减少22%。这些改变与神经元胞体表面积呈正相关,且在大型神经元中更为明显。树突退变主要累及远端分支(第3至6级分支),其凸 hull 表面积减少28%。同时,树突棘密度降低39%,总树突棘数量减少51%。线粒体分析显示,老年组树突内线粒体体积密度降低58%,平均线粒体横截面积减少39%,形态因子降低16%,线粒体体积减少49%,表明明显的线粒体碎片化。所有改变均无性别差异。
讨论
本研究首次在老年舌下运动神经元中发现树突结构和线粒体形态的显著退行性变,且病理改变具有尺寸依赖性(大型MN更易受累)。树突棘丢失和线粒体碎片化可能与老年F344大鼠吞咽协调性障碍和神经肌肉控制功能下降直接相关。这些改变与肌萎缩侧索硬化症(ALS)等神经退行性疾病中的病理特征相似,提示树突和线粒体功能障碍是老年神经运动系统衰退的核心环节。未来研究可聚焦于调控细胞骨架稳定性(如SPG302等药物)和线粒体动力学(如DRP1/MFN2通路)的干预策略,以延缓年龄相关性神经功能减退。
结论
老年舌下运动神经元的树突退变和线粒体功能障碍是其病理衰退的重要特征,尤其影响大型运动单元。这些改变可能先于神经元死亡发生,并导致神经信息整合能力下降,进而引发吞咽协调障碍和肌肉萎缩。针对树突和线粒体的保护性干预有望成为改善老年神经运动功能的新策略。