Science:重新定义脱髓鞘损伤进程——髓鞘肿胀是动态可逆的早期阶段,其严重程度受神经元活动调控


髓鞘损伤是多种神经系统疾病的一个显著特征,但其发生机制尚未完全明了。

2026年2月11日,爱丁堡大学David A. Lyons团队在Science 在线发表题为“Myelin sheaths in the central nervous system can withstand damage and dynamically remodel”的研究论文,该研究发现,在斑马鱼和啮齿动物的脱髓鞘模型中,早期损伤表现为髓鞘肿胀。通过活体成像,该研究表明髓鞘肿胀并不总是导致髓鞘损失,有时肿胀会消退,从而使鞘层得以重塑。

在早期脱髓鞘阶段,神经元活动的增加会加剧髓鞘损伤,而降低神经元活动则能减轻斑马鱼和小鼠的髓鞘肿胀。在人类多发性硬化症组织中,髓鞘肿胀也是动态变化的,在活动性病变周围尤为明显。总之,该研究数据表明,髓鞘肿胀是脱髓鞘的保守特征,而且髓鞘鞘层的损伤是可以恢复的,这为针对人类疾病提供了机会。

髓鞘对于正常的大脑中枢神经系统(CNS)功能至关重要,在多种人类疾病中都会出现髓鞘受损或缺失的情况。在诸如多发性硬化症(MS)等病症以及动物的脱髓鞘模型中,髓鞘的缺失会触发再生过程——即重新髓化的过程,这一过程主要由新生的少突胶质细胞的生成来实现。尽管关于少突胶质细胞的生成、髓鞘的形成以及再生已有较多了解,但对于髓鞘如何应对损伤却知之甚少。例如,一直不清楚受损的髓鞘鞘层是否会以相同的方式独立于损伤而丢失,以及损伤究竟会在多大程度上必然导致鞘层的丢失。此外,也一直不清楚中枢神经系统受损的髓鞘鞘层是否甚至具有修复的能力。

通过使用多种斑马鱼和啮齿动物的脱髓鞘模型(这些模型中的损伤是通过不同的方式造成的),该研究发现髓鞘肿胀是髓鞘受损的早期标志,它先于明显的髓鞘缺失出现。通过在斑马鱼中进行纵向活体成像以及啮齿动物的器官型皮质切片培养模型,该研究发现髓鞘鞘的肿胀并不一定预示着髓鞘的缺失,而且髓鞘的损伤随着时间的推移可能会得到恢复。这些观察结果表明,受损的髓鞘具有动态结构重塑的能力。

在受损之后,髓鞘会膨胀,并随后发生重塑(图源自Science

鉴于细胞和组织的肿胀是由离子和液体平衡的破坏所引起的,该研究检测了神经元活动是否会影响脱髓鞘现象。通过一系列行为刺激、光遗传学激活以及药物干预等手段,该研究发现增加神经元活动会加剧髓鞘肿胀,并降低少突胶质细胞的存活率。相反,在斑马鱼以及哺乳动物切片模型中,降低神经元活动则显著减轻了髓鞘肿胀。综合这些观察结果表明,神经元活动是一个会加剧早期髓鞘病变的风险因素。

将这些发现应用于人类身上后,对死亡后的多发性硬化症组织进行了分析,结果发现活动期和慢性活动期的病变中普遍存在肿胀现象,这表明髓鞘肿胀是脱髓鞘过程中一种进化上保守的特征。通过使用高分辨率三次谐波生成成像技术对急性死亡后的多发性硬化症组织中的髓鞘病理进行实时成像,进一步发现髓鞘肿胀会随时间动态变化,并在人类情境中显示出消退的迹象。

总之,该研究结果表明,早期的髓鞘损伤(其特征为髓鞘肿胀)在不同物种中具有高度的动态性,包括在人类疾病(多发性硬化症)中也是如此。该研究发现,受损的髓鞘具有自我修复的能力,这可能代表了一种在进化上具有保守性的机制,用于保护急性受损的髓鞘免于丢失。在髓鞘尚未受损之前针对这种早期损伤进行干预,可能会为脱髓鞘疾病以及随着年龄增长保持髓鞘完整性提供新的治疗途径。

参考消息:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr4661


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