亮氨酸调控秀丽隐杆线虫营养缺乏期间的神经元健康

营养物质可利用性的改变会诱导不同物种神经元结构和连接发生变化，最终导致神经系统的可塑性及行为改变。然而，长期急性营养缺乏如何影响神经系统的完整性和功能，仍不清楚。以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为研究对象，我们发现，长期大量营养素缺乏会深刻影响神经元健康。在各个发育阶段，秀丽隐杆线虫神经系统中的多类感觉神经元，包括多模态IL2神经元、感知挥发性气味的AWB和AWC神经元，以及感知二氧化碳的BAG神经元，均表现出广泛的树突和轴突起泡、严重紊乱的树突、轴突及细胞体形态，以及化学突触和电突触组织结构的严重破坏。随着营养缺乏持续时间的延长，这些缺陷逐渐加重，并最终影响动物行为。我们的研究结果表明，在不存在其他任何大量营养素的情况下，仅有特定大量营养素——支链氨基酸亮氨酸——的可利用性，尽管不足以支持动物生长，却足以完全防止营养缺乏介导的神经元损伤以及动物行为反应的下降。此外，仅补充亮氨酸便足以逆转营养缺乏介导的神经元异常。这些发现提示，在不利条件下，维持神经元健康和功能的关键在于亮氨酸的可利用性，而非绝对热量摄入。

营养物质可利用性的改变会诱导不同物种神经元结构和连接发生变化，最终导致神经系统的可塑性和行为改变。然而，长期急性营养匮乏如何影响神经系统的完整性和功能，仍不清楚。以线虫秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为研究对象，我们发现，长期大量营养素匮乏会严重损害神经元健康。在不同发育阶段，秀丽隐杆线虫神经系统中的多个感觉神经元类别——包括多模态IL2神经元、感知挥发性气味的AWB和AWC神经元，以及感知CO₂的BAG神经元——在长期营养匮乏期间均表现出广泛的树突和轴突起泡样变、树突、轴突及胞体形态的严重紊乱，以及化学突触和电突触组织结构的严重破坏。随着营养匮乏持续时间的延长，这些缺陷逐渐加重，并最终影响动物的行为。我们的研究结果表明，在缺乏其他任何营养素的情况下，单独提供某一种大量营养素，即支链氨基酸亮氨酸，尽管不足以支持动物生长，却足以完全防止营养匮乏介导的神经元损伤以及动物行为反应的下降。此外，单独补充亮氨酸即足以逆转营养匮乏所介导的神经元异常。这些发现表明，在不利条件下，亮氨酸的可利用性，而非绝对热量摄入，对于维持神经元健康和功能至关重要。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.04.748567v1?rss=1

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