相关性 MIMS-EM 成像揭示了秀丽隐杆线虫在饮食限制期间从细胞器到个体尺度的代谢周转

代谢在不同尺度上呈现空间分隔，从不同组织到细胞和细胞器均是如此。然而，研究代谢活性的多数方法会在整体生化测量中掩盖空间组织及区室内异质性。另一方面，结合扫描电子显微镜（MIMS-EM）的多同位素质谱成像能够以纳米尺度分辨率在原位绘制标记营养物的去向，并保留超微结构背景。这里，我们将MIMS-EM应用于秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），其紧凑的后生动物体型结构使得在单一横截面图像中可独特地可视化几乎所有组织类型及其所含细胞器。通过对膳食碳和氮进行脉冲-追踪标记，我们将该方法用于理解饮食限制（DR）早期阶段所诱导的代谢程序。尽管普遍认为DR通过增强广泛的周转来提高个体健康寿命，但蛋白质组学研究提示了更为细致的模型。对完整个体的MIMS-EM分析显示，DR在不同组织以及碳/氮资源之间诱导了不均一效应，在肌肉和表皮加速碳周转，但在肠道中则未见此现象。在细胞器尺度上，MIMS-EM揭示了线粒体网络内部的异质性，该异质性与饮食无关且随时间保持稳定。对肠道线粒体网络内同位素特征的空间分析还表明，相邻线粒体之间的相似性高于远端线粒体，支持局部线粒体混合的模型。总体而言，这些结果表明，DR在完整个体内诱导了区室和资源特异性的重塑策略，同时确立了C. elegans MIMS-EM作为解析营养处理多尺度整合模型的强大平台。

代谢在不同尺度上呈空间分隔，从不同组织到细胞乃至细胞器均是如此。然而，研究代谢活性的多数方法在总体生化测量中掩盖了空间组织以及区室内部的异质性。另一方面，多同位素质谱联用扫描电子显微镜（MIMS-EM）能够以纳米尺度分辨率在原位绘制标记营养物质的去向，同时保留超微结构背景。在此，我们将 MIMS-EM 应用于秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），其紧凑的后生动物体型使得几乎所有组织类型及其驻留细胞器都能在单一横截面图像中被可视化。我们采用饮食来源碳和氮的脉冲-追踪标记，利用该方法解析饮食限制（DR）早期阶段所诱导的代谢程序。尽管普遍认为 DR 通过增强广泛的周转来提升生物体健康寿命，但蛋白质组学研究提示了更为细致的模型。对完整个体进行的 MIMS-EM 分析显示，DR 在不同组织以及碳/氮资源之间诱导了非均一效应：加速了肌肉和表皮的碳周转，但未影响肠道。在细胞器尺度上，MIMS-EM 揭示了线粒体网络内部存在异质性，且该异质性与饮食无关，并随时间保持稳定。对肠道线粒体网络内同位素特征的空间分析还表明，邻近线粒体之间的相似性高于远距离线粒体，支持局部线粒体混合模型。总体而言，这些结果表明，DR 在完整动物体内诱导了区室特异性和资源特异性的重塑策略，同时确立了 C. elegans MIMS-EM 作为研究营养处理多尺度整合模型的强大平台。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.746106v1?rss=1

🏷️ MIMS-EM成像 秀丽隐杆线虫 饮食限制 代谢周转 线粒体异质性