研究背景
脊髓性肌萎缩症（SMA）是一组由下运动神经元退化引起的疾病，患者通常会表现出肌肉无力、萎缩以及运动功能的逐步丧失。根据临床发病年龄和病程的不同，SMA被分为I至IV型，其中III型SMA（Kugelberg-Welander病）是较轻的亚型，患者在青少年期出现病症，通常能够保持步态，但随着病情进展可能丧失行走能力。
猫SMA是自然发生的遗传性疾病，表现为运动神经元退化和肌肉萎缩，病程缓慢，发病时间较晚。与人类III型SMA相似，猫SMA的病理机制和临床表现为神经退行性疾病研究提供了一个宝贵的动物模型。研究已表明，LIX1基因在猫SMA中起着重要作用，但该基因的具体功能仍不明确。因此，本研究旨在探讨猫SMA的发病机制，重点分析LIX1基因与轴突生长及神经退化的关系。
研究方法
本研究采用系统的组织学、电生理学、形态学分析手段，结合分子生物学方法，全面评估猫SMA的发病过程。
1. 实验动物与分组
- 研究对象为来自缅因库恩猫和短毛家猫的交配后代，包括纯合隐性突变的患病组、杂合组和正常对照组。
- 所有实验猫在美国密歇根州立大学和法国南特兽医学院饲养，并根据伦理委员会的批准进行实验。
2. 神经学和电生理检查
- 通过标准神经学检查记录猫的行为变化、肌力减弱、姿势反应等临床症状。
- 采用肌电图（EMG）检测去神经化的早期征兆，分析肌肉的电活动，如纤维化电位和高频放电。
- 测量复合肌肉动作电位（CMAP）和神经传导速度（NCV）来评估运动神经元的功能状态。
3. 组织学与形态学分析
- 采集L5腹根神经和相关肌肉样本，进行H&E染色和Toluidine蓝染色，观察轴突形态和肌肉纤维的直径变化。
- 采用显微影像技术，测量肌肉纤维的直径和轴突的大小，评估病理进展。
4. 分子检测
- 分析LIX1基因的表达和功能，评估其对运动神经元生存和轴突径向生长的影响。
研究结果
1. 轴突径向生长失败是最早的病理变化
- 在8周龄时，患病猫的L5腹根神经轴突未能进行正常的径向生长，导致轴突的直径分布持续呈单峰化。
- 到12周龄时，患病猫的轴突数量显著减少，丧失率达到20%；到21周龄时，丧失的轴突数量增至40%。
2. 逆行性神经退化
- 尽管轴突数量减少，但L5腹角的运动神经元细胞体数量未见明显变化，这表明神经退化是从轴突末端开始，并以逆行方式向细胞体传播。
- 受影响猫的运动神经元表现出染色质溶解和偏心核，表明细胞的早期损伤。
3. 肌肉萎缩与去神经化相关
- 在12周龄时，受影响猫的快肌纤维萎缩，并伴随慢肌纤维的代偿性肥大。
- 肌电图结果表明，8周龄时CMAP振幅显著下降，表明神经肌肉功能逐渐丧失。
4. 电生理学分析
- 尽管轴突直径减少，但患病猫的神经传导速度未见显著变化，表明神经传导速度主要由未受影响的感觉神经贡献。
讨论
LIX1基因在疾病中的作用
LIX1基因在猫SMA中的作用可能与轴突径向生长密切相关。早期的轴突径向生长失败可能是由LIX1基因功能障碍引起的，该基因可能通过调控神经丝蛋白的表达或磷酸化，影响轴突的直径和生长。进一步的研究需要明确LIX1基因如何在轴突生长和神经元维持中发挥作用。
猫SMA与人类SMA的相似性
猫SMA的病理变化与人类III型SMA具有高度相似性，尤其是在快肌纤维的萎缩、轴突的径向生长异常以及神经元的逆行性退化方面。猫SMA作为一种自然发生的动物模型，能够更真实地模拟人类疾病，为研究SMA的病理机制和寻找有效治疗提供了重要的实验平台。
结论与展望
本研究揭示了猫SMA的早期病理学变化，特别是轴突径向生长的失败和逆行性神经退化，突出了LIX1基因在这一过程中的重要作用。未来的研究可以集中在：
- 进一步探讨LIX1基因在神经发育中的功能；
- 评估猫SMA模型在基因治疗和神经保护药物筛选中的应用潜力。
这一研究为SMA的病理机制和治疗策略提供了新的思路，并为相关领域的跨物种研究提供了宝贵的动物模型。
参考资料：
Failure of lower motor neuron radial outgrowth precedes retrograde degeneration in a feline model of spinal muscular atrophy
