老年人出现不可逆的视觉功能衰退，包括：视力和对比敏感度下降等[1]。视神经（Optic Nerves，ONs）主要由视网膜神经节细胞（retinal ganglion cells, RGCs）的轴突组成。老化过程中，所有物种在整个生命周期中ON轴突数量都减少40%[2]。例如：小鼠ONs的轴突每年丢失25%，而灵长类每年丢失约0.5%（约5000根轴突）[3]。但目前临床上尚无有效减缓年龄相关的轴突丢失和视功能退化的治疗方法。视神经是CNS髓鞘化程度最高的区域，成年达95%以上（胼胝体约50%）[4]。少突胶质细胞（Oligodendrocytes，OLs）是CNS的髓鞘形成细胞[5]。ONs中的少突胶质细胞前体细胞（Oligodendrocyte precursor cells， OPCs）不断分化成新的OL，说明OL更替（turnover）持续发生。髓鞘能够保证动作电位的快速传递，OLs还可以轴突提供能量支持[6, 7]。但是，OLs更替在视神经老化过程中对轴突和视觉功能的作用仍然不清楚。
近日，陆军军医大学梅峰教授团队联合叶剑教授团队合作在J Neurosci上发表了题为“Insufficient Oligodendrocyte Turnover in Optic Nerve Contributes to Age-Related Axon Loss and Visual Deficits”的研究论文。该论文揭示了OLs更替是维持视神经轴突和视功能的重要机制，增强OLs的生成可能是防治年龄相关的视觉功能衰退的一种有效策略。（拓展阅读：梅峰/叶剑团队相关研究进展，详见“逻辑神经科学”报道（点击阅读）：Glia︱肖岚/叶剑/梅峰课题组揭示新生髓鞘生成不足是引起早期糖尿病视觉功能障碍的重要因素）首先，作者采用视觉诱发电位（Visual evoked potentials, VEP）验证了老化相关的视觉传导速度、髓鞘和轴突改变。VEP潜伏期在成年（3-8个月）、中年（13-18个月）和老年（20-22个月）小鼠随年龄增加而延长，提示视功能减退。视网膜βIII-tubulin的免疫染色，表明13月龄和20月龄小鼠视网膜的βIII-tubulin面积（RGC轴突），与3月龄小鼠的视网膜相比显著减少，说明年龄依赖性RGCs轴突的丢失。光学相干断层成像（Optical coherence tomography，OCT）测量了IRL（包含视网膜神经纤维层、神经节细胞层和内丛状层）厚度，也呈现年龄相关的下降[8]，这些结果表明，老化过程中RGC轴突丢失和视网膜退化（图1）。图1：视神经中与年龄相关的RGC轴突丧失和视网膜变性（图源：J.-J.Zhi, et al., J Neurosci, 2023）作者随后利用PLP-CreERT; mT(omato)/mG(FP)标记和追踪已形成的髓鞘，探究衰老过程中的髓鞘更替的情况。他莫昔芬(tamoxifen)诱导之后，诱导成熟OL和髓鞘表达mGFP，而新形成的髓鞘不表达。通过计算2+1、2+11和2+17月龄的PLP-CreERT; mT(omato)/mG(FP)小鼠中新形成髓鞘的比例（mGFP-/MBP+），发现2+1月小鼠视神经中（诱导1个月后），mGFP-/MBP+比例为5%，而这一比例在2+11月龄视神经提高到33%（图2）。进一步采用NG2-CreERT；Tau-mGFP转基因小鼠标记新生髓鞘，发现13月龄小鼠较3月龄小鼠OPC分化为少突胶质细胞的数量明显减少。表明在成年ONs存在活跃的髓鞘和OL更替，且更替速度呈现年龄相关的下降。（图源：J.-J.Zhi, et al., J Neurosci, 2023）为了验证OLs更替是否是轴突和视网膜完整性所必需的，作者采用NG2-CreERT；Olig2fl/fl；Tau-mGFP诱导敲除OPC的Olig2，模拟mGFP+新生髓鞘显著降低。VEP测试显示，与对照组相比，Olig2 cKO小鼠在诱导5个月后，N1波和P1波的潜伏期均显著延长，且P1振幅明显下降，NeuN+神经元和βIII-tubulin+轴突的面积显著降低。同时，OCT的结果显示Olig2 cKO小鼠的IRL厚度比对照组显著降低。这些结果表明，OL更替是维持RGC轴突存活和视功能的重要机制（图3）。（图源：J.-J.Zhi, et al., J Neurosci, 2023）作者接下来研究促进OPC分化为OLs是否能够防止ONs的轴突退化。M1毒蕈碱受体(M1 muscarinic receptor, M1R)是一种负性调控髓鞘形成的受体。在12月龄的NG2-CreERT;M1R fl/fl;Tau-mGFP小鼠中诱导敲除M1R。结果表明敲除M1R 3个月后mGFP+新生髓鞘的增加，促进老化ONs的OLs生成。与对照组相比， M1R敲除可增加视神经中CC1+ OLs密度和Caspr+/Nav1.6+髓鞘朗飞氏节数量。同时，通过NF200免疫染色评估ONs横切面上的轴突密度显示M1R cKO小鼠的视神经轴突密度显著增加。氯马斯汀（Clemastine）是一种M1R拮抗剂。治疗12月龄的NG2-CreERT；Tau-mGFP小鼠，能够显著增加mGFP+新生髓鞘。VEP检测显示，在12+5月龄的小鼠中，N1和P1潜伏期均显著缩短，N1振幅显著升高。视网膜NeuN和βIII-tubulin免疫染色显示，氯马斯汀减少了视网膜神经元和轴突密度的退化。这些结果表明，促进少突胶质细胞更替能够保护RGC轴突和视觉功能（图4）。（图源：J.-J.Zhi, et al., J Neurosci, 2023）图5 工作总结图：增强少突胶质细胞的更新可有效挽救与年龄相关的视神经轴突丢失和视觉功能下降（图源：J.-J.Zhi, et al., J Neurosci, 2023）综上所述，成熟少突胶质细胞（OLs）和髓鞘的密度在中年和老年小鼠视神经（ONs）中表现出年龄依赖性的降低，OLs更替是保证轴突完整性和视觉功能的重要机制。OLs更替不足可损害RGCs轴突的存活，参与年龄相关的视觉功能下降。由于少突胶质细胞前体细胞（ OPCs）大量存在于ONs中，通过促髓鞘形成的方法可以提高OLs更替，从而防治老化导致的轴突丢失和视觉功能下降，为减缓衰老过程的视觉功能减退提供了新的思路（图5）。然而，衰老的ONs产生新OLs的能力下降的原因还不清楚，OLs更替对轴突的具体影响机制也需进一步研究。今后的研究可进一步阐明视神经轴突与髓鞘在衰老过程中丢失的机理，探索少突胶质细胞和髓鞘的脑区特异性。
原文链接： https://www.jneurosci.org/content/early/2023/01/30/JNEUROSCI.2130-22.2023
陆军军医大学博士生植俊杰、重庆大学硕士生吴双伶与陆军军医大学博士生吴昊芊为本文共同第一作者。陆军军医大学叶剑教授、梅峰教授（Lead Contact）为本文共同通讯作者。通讯作者简介（上下滑动阅读）
叶剑：主任医师，教授，博士研究生导师，陆军军医大学大坪医院眼科教授。重庆市眼部疾病临床医学研究中心主任，中华医学会眼科学分会常务委员，全军眼科学会主任委员，中国医师协会眼科分会常务委员，重庆市医学会眼科学分会主任委员。获国家及军队、省部级科研项目10余项。发表SCI论文67篇。
梅峰：教授、博土生导师，陆军军医大学基础医学院组织胚胎学教研室副主任，教育部“青年长江学者”。获得科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、重庆市杰出青年基金等项目10余项，近五年来以通讯作者在Nature Neuroscience，Neuron（2篇），J Neurosci, GLIA 等神经科学杂志发表论文15篇。参考文献（上下滑动查看）
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