内源性TDP-43的错定位导致ALS样早期代谢功能障碍和进行性运动缺陷

背景 ALS/FTLD的关键病理特征是内源性TDP-43从细胞核错定位到细胞质。然而，由于缺乏能再现内源性TDP-43从细胞核到细胞质错定位的TDP-43动物模型，TDP-43在细胞质中的功能获得仍知之甚少。 方法 利用CRISPR/Cas9技术生成一种斑马鱼品系（称为CytoTDP），该品系使内源性TDP-43从细胞核错定位到细胞质。通过免疫染色对运动神经元和神经肌肉接头进行表型鉴定，通过整体组织透明化对微生物进行免疫组化定位，并通过扫描电子显微镜分析肌肉超微结构。通过视频追踪和游泳参数的定量分析研究行为。利用RNA测序鉴定失调的通路，并通过分子分析进行验证。 结果 CytoTDP鱼具有早期幼虫表型，类似于ALS的临床特征，如进行性运动缺陷、神经变性和肌肉萎缩。利用斑马鱼胚胎发育在受精后5天前完全依赖卵黄的特点，我们证明了下丘脑中的小胶质细胞增殖和激活与食物摄入无关。通过将CytoTDP与先前产生的TDP-43敲除品系进行比较，转录组分析揭示，内源性TDP-43的错定位而非TDP-43核功能丧失导致早期代谢功能障碍。 结论 新型TDP-43模型模拟了ALS/FTLD的标志性进行性运动功能障碍。我们的结果表明，代谢调节中枢下丘脑的功能缺陷可能是ALS患者体重减轻的主要原因。内源性TDP-43的细胞质功能获得导致体内代谢功能障碍，类似于ALS早期临床非运动性代谢改变。因此，CytoTDP斑马鱼模型为在疾病进展早期识别治疗干预的失调靶点提供了独特的机会。