Abstract Western-style diets cause disruptions in myelinating cells and astrocytes within the mouse CNS. CD38 has increased expression in the cuprizone and EAE demyelination models and is the main NAD + depleting enzyme in CNS tissue. Altered NAD + metabolism has been linked to both high fat consumption and Multiple Sclerosis (MS). We identified increased CD38 expression in the male mouse spinal cord following chronic high fat consumption or focal lysolecithin-induced demyelinating injury as well as in reactive astrocytes within an active MS lesion. CD38-catalytically inactive mice are significantly protected from high fat-induced NAD + depletion, oligodendrocyte loss, oxidative damage, and astrogliosis. 78c, a CD38 inhibitor, increased NAD + and attenuated neuroinflammatory changes in astrocytes induced by saturated fat. Conditioned media from saturated fat-treated astrocytes impaired oligodendrocyte differentiation pointing to indirect mechanisms of oligodendrogliopathy. Combined saturated fat and lysolecithin demyelination in cerebellar slices resulted in additional deficits in myelin proteins that were mitigated by concomitant 78c treatment. Importantly, oral 78c increased counts of oligodendrocytes and remyelinated axons after focal demyelination. Our findings suggest high fat diet impairs oligodendrocyte survival and differentiation through astrocyte-linked mechanisms mediated by the NAD + ase CD38, and highlight the use of CD38 inhibitors as potential therapeutic candidates to improve myelin regeneration.

Abstract Background Multiple sclerosis (MS) is a clinically and biologically heterogenous disease with currently unpredictable progression and relapse. After the development and success of neurofilament as a cerebrospinal fluid (CSF) biomarker, there is reinvigorated interest in identifying other markers of or contributors to disease. The objective of this study is to probe the predictive potential of a panel of brain-enriched proteins on MS disease progression and subtype. Methods This study includes 40 individuals with MS and 14 headache controls. The MS cohort consists of 20 relapsing remitting (RR) and 20 primary progressive (PP) patients. The CSF of all individuals was analyzed for 63 brain enriched proteins using a method of liquid-chromatography tandem mass spectrometry. Wilcoxon rank sum test, Kruskal-Wallis one-way ANOVA, logistic regression, and Pearson correlation were used to refine the list of candidates by comparing relative protein concentrations as well as relation to known imaging and molecular biomarkers. Results We report 30 proteins with some relevance to disease, clinical subtype, or severity. Strikingly, we observed widespread protein depletion in the disease CSF as compared to control. We identified numerous markers of relapsing disease, including KLK6 (kallikrein 6, OR = 0.367, p < 0.05), which may be driven by active disease as defined by MRI enhancing lesions. Other oligodendrocyte-enriched proteins also appeared at reduced levels in relapsing disease, namely CNDP1 (carnosine dipeptidase 1), LINGO1 (leucine rich repeat and Immunoglobin-like domain-containing protein 1), MAG (myelin associated glycoprotein), and MOG (myelin oligodendrocyte glycoprotein). Finally, we identified three proteins—CNDP1, APLP1 (amyloid beta precursor like protein 1), and OLFM1 (olfactomedin 1)—that were statistically different in relapsing vs. progressive disease raising the potential for use as an early biomarker to discriminate clinical subtype. Conclusions We illustrate the utility of targeted mass spectrometry in generating potential targets for future biomarker studies and highlight reductions in brain-enriched proteins as markers of the relapsing remitting disease stage.

Spinal cord injury (SCI) significantly alters gene expression, potentially impeding functional recovery. This study investigated the effects of atorvastatin, a widely prescribed cholesterol-lowering drug, on gene expression and functional recovery in a chronic murine SCI model. Female C57BL/6J mice underwent moderate 0.25 ​mm lateral compression SCI and received daily atorvastatin (10 ​mg/kg) or vehicle-only injections from two weeks post-injury for four weeks. Sensorimotor functions were assessed using the Basso Mouse Scale (BMS), its subscore, and the inclined plane test. RNA sequencing of spinal cord tissues identified robust transcriptomic changes from SCI and a smaller subset from atorvastatin treatment. Atorvastatin enhanced sensorimotor recovery within two weeks of treatment initiation, with effects persisting to the experimental endpoint. Pathway analysis showed atorvastatin enriched neural regeneration processes including Fatty Acid Transport, Axon Guidance, and the Endocannabinoid Developing Neuron Pathway; improved mitochondrial function via increased TCA Cycle II and reduced Mitochondrial Dysfunction; and decreased Inhibition of Matrix Metalloproteases. Key gene drivers included Fabp7, Unc5c, Rest, and Klf4. Together, these results indicate atorvastatin's potential in chronic SCI recovery, especially where already indicated for cardiovascular protection.