下丘脑TDP-43过表达驱动小鼠神经病理学改变及代谢行为紊乱的机制研究

本研究通过AAV载体介导的TDP-43下丘脑特异性过表达，首次揭示TDP-43蛋白病中下丘脑神经元丢失与代谢紊乱（如高血糖、肥胖）及冷漠样行为的因果关系。研究证实TDP-43通过剂量依赖性方式诱发核质错误定位、包涵体形成及神经肽（hypocretin/MCH/oxytocin）神经元选择性损伤，为ALS/FTD/HD等疾病的非运动症状提供新机制靶点。

　　

论文解读

神经退行性疾病领域长期存在一个关键谜题：为何TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）蛋白病如肌萎缩侧索硬化症（ALS）、额颞叶痴呆（FTD）和亨廷顿病（HD）患者会早期出现代谢异常和情绪障碍？临床病理学观察到这些患者的下丘脑存在TDP-43包涵体和特定神经肽神经元丢失，但两者是否存在因果关系尚未明确。下丘脑作为调控代谢与情绪的“指挥中心”，其损伤可能导致体重变化、血糖异常和冷漠等核心症状，然而传统研究多聚焦于运动皮层和脊髓病变，对下丘脑的关注严重不足。

为破解这一难题，瑞典隆德大学Asa Petersén团队在《Acta Neuropathologica Communications》发表重要研究。研究人员构建了表达野生型人TDP-43的腺相关病毒（AAV）载体，通过立体定位技术精准递送至小鼠下丘脑，首次在活体模型中证实TDP-43可直接诱发下丘脑病理改变，并系统解析了其对代谢和行为的影响机制。

关键技术方法
研究采用AAV5血清型载体搭载人源TDP-43基因，通过立体定位注射至FVB/N小鼠下丘脑（坐标：前囟后0.7 mm，中线旁±0.55 mm，深度5.2 mm）。实验分为四部分：（1）剂量效应验证（5.0×10¹³-2.5×10¹⁴ gc/ml）；（2）神经病理学定量（免疫组化检测hypocretin/MCH/oxytocin神经元）；（3）代谢表型分析（DEXA体脂检测、血糖测定）；（4）行为学评估（旷场、高架十字迷宫、筑巢实验）。RNA测序和qRT-PCR用于分子机制探索。

研究结果

TDP-43剂量依赖性诱发下丘脑病理
高剂量组（2.5×10¹⁴ gc/ml）导致下丘脑体积减少38%，伴随显著神经元丢失。免疫荧光显示TDP-43在核质间错误定位，并形成泛素化包涵体，完美模拟临床ALS患者的病理特征。值得注意的是，hypocretin（92%）、MCH（90%）和oxytocin（42%）神经元选择性丢失，而vasopressin神经元完好，这与人类尸检数据高度一致。

代谢紊乱独立于摄食行为
TDP-43过表达小鼠体重增长达对照组6倍（156% vs 14%），体脂百分比翻倍（43% vs 20%），血糖升高20%。有趣的是，配对饲养实验显示肥胖早于摄食量增加出现，且下丘脑萎缩程度与体重增长呈负相关（rho=-0.475），提示能量代谢调控环路受损是原发性改变。

冷漠样行为而非运动障碍
行为学检测呈现矛盾现象：小鼠在旷场运动距离减少67%，转棒测试潜伏期缩短82%，但强迫游泳能力未受影响。筑巢评分在8周时显著降低（1分 vs 对照2分），结合其在十字迷宫中对开放/闭合臂的探索减少，表明这是动机缺陷而非运动功能障碍，完美模拟人类患者的冷漠表型。

分子机制揭示选择性脆弱性
RNA测序发现hypocretin受体Hcrtr2表达下调最显著（logFC=-0.74），而神经肽Y受体Npy1r、黑皮质素受体Mc4r等代谢相关受体普遍下调。外显子跳跃分析显示Ddi2、Psmd14等基因异常剪接，但未检测到神经元特异性隐性外显子激活，提示核内TDP-43功能获得可能起主导作用。

结论与意义
该研究开创性地证实：TDP-43下丘脑病理可直接导致ALS/FTD/HD的核心非运动症状。其意义在于：（1）确立下丘脑为TDP-43蛋白病的新靶器官，解释临床代谢精神症状的早发性；（2）揭示hypocretin/MCH神经元选择性脆弱机制，为开发靶向治疗（如MCH拮抗剂）提供依据；（3）构建首个能同时模拟代谢异常与冷漠行为的动物模型。未来研究可探索AAV载体在特定神经环路（如orexin→腹侧被盖区）的应用，或结合单细胞测序解析神经元亚型特异性应答机制。这些发现将改写对神经退行性疾病“非运动症状”发病机制的认识。