《International Journal of Eating Disorders》:Reduced Oligodendrocyte Density and Axonal Caliber Associated With Mitochondrial Alterations in the White Matter of Chronically-Starved Mice
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本研究通过建立饥饿诱导性亢进(SIH)小鼠模型,首次揭示慢性饥饿导致胼胝体(CC)少突胶质细胞密度及OLIG2染色强度降低、血清胰岛素样生长因子1(IGF-1)水平下降,并伴随扣带回(Cg)轴突直径减小和线粒体密度增加/面积减小的超微结构改变。这些可逆性改变为理解神经性厌食症(AN)患者白质完整性破坏及脑萎缩的病理机制提供了细胞学证据。
引言
神经性厌食症(AN)是一种以体重减轻、过度活动及闭经为特征的严重精神疾病,其脑萎缩及白质完整性破坏的病理机制尚不明确。动物模型研究表明,慢性饥饿可诱发少突胶质细胞密度降低及胼胝体体积减小,但髓鞘纤维完整性及线粒体形态的变化仍有待阐明。本研究通过饥饿诱导性亢进(SIH)模型,探究慢性饥饿对少突胶质细胞、髓鞘纤维及线粒体超微结构的影响。
材料与方法
选用4周龄雌性C57BL/6J小鼠,通过限制饮食联合自由跑轮建立SIH模型,维持25%体重减轻达2周后实施3周恢复喂养。采用免疫组化染色分析胼胝体少突胶质细胞谱系转录因子2(OLIG2)阳性细胞密度及染色强度,透射电镜(TEM)观察扣带回髓鞘纤维及线粒体形态,并通过ELISA检测血清IGF-1浓度。
结果
慢性饥饿诱发AN典型症状
SIH小鼠在急性及慢性饥饿期体重显著降低,跑轮活动距离增加,且持续闭经,成功模拟AN核心行为表型。
少突胶质细胞密度与IGF-1的关联性改变
慢性饥饿组胼胝体OLIG2+细胞密度降低,染色强度减弱,血清IGF-1水平显著下降。恢复喂养后上述指标均恢复正常,甚至出现OLIG2染色强度代偿性升高。
轴突形态计量学变化
TEM分析显示,慢性饥饿组扣带回轴突直径与横截面积减小,但髓鞘纤维总面积、G值比率及髓鞘厚度无显著改变,提示轴突萎缩为主要特征。
线粒体动力学异常
饥饿组扣带回线粒体密度增加,线粒体横截面积(轴突内外)均减小,而相对线粒体面积无变化。通过Disector原理校正后,线粒体密度实际增加约150%,表明线粒体分裂增强。
讨论
本研究首次在AN动物模型中证实慢性饥饿可导致少突胶质细胞密度降低、轴突萎缩及线粒体分裂增强。OLIG2表达变化提示少突胶质前体细胞(OPCs)分化受阻可能是主要机制,而血清IGF-1下降可能通过影响胶质细胞稳态参与这一过程。轴突直径减小与临床扩散张量成像中轴突扩散性增加相符,可能是白质体积缩小的结构基础。线粒体形态改变提示能量代谢障碍,可能与饥饿期低血糖诱导的氧化应激有关。值得注意的是,髓鞘结构参数未发生改变,说明短期饥饿主要影响轴突而非髓鞘降解。这些发现为AN脑白质病变的细胞机制提供了新视角,但线粒体动力学与少突胶质细胞相互作用的分子通路仍需进一步探索。
结论
慢性饥饿通过干扰少突胶质细胞稳态、诱导轴突萎缩及线粒体分裂,破坏白质结构完整性。这些可逆性改变为AN的神经病理机制提供了超微结构证据,并为开发针对白质保护的干预策略奠定基础。