撰文 | 覺主在路上

神經(jīng)性疼痛作為一項全球性的健康難題，困擾著約10%的人口以及高達20%至30%的糖尿病患者，其核心病理機制與皮膚中被稱為“休眠”或“沉默”痛覺感受器的感覺神經(jīng)元活動增加緊密相關(guān)【1,2】。這些神經(jīng)元為機械不敏感型C纖維（mechano-insensitive C-fibers ， CMi-fibers ，CMis），其顯著特征在于正常生理狀態(tài)下對強力機械刺激幾乎不產(chǎn)生反應(yīng)， 然 而在炎癥或病理條件下，這些休眠纖維會被致敏，從而對機械刺激產(chǎn)生反應(yīng)并產(chǎn)生持續(xù)活動，導(dǎo)致慢性和劇烈的神經(jīng)性疼痛【3,4】。

目前該領(lǐng)域的研究 面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)【5,6】： 首先，人類皮膚中此類CMis纖維的分子標記物 并不清楚， 這阻礙了針對性鎮(zhèn)痛療法的開發(fā)；其次，常用的小鼠皮膚中缺乏與人類同源的此類神經(jīng)元，其功能類似的神經(jīng)元主要分布于內(nèi)臟器官而非皮膚，且即便在嚙齒動物皮膚中識別出極少數(shù)休眠纖維，其生物物理特性也與人類CMis存在巨大差異，這極大地限制了利用鼠類模型推導(dǎo)適用于人類的分子標記物或新藥物靶點的能力；此外，雖然已知CMis擁有一系列獨特的電生理特征，如顯著的活動依賴性傳導(dǎo)速度減慢（activity dependent slowing ,ADS）和對慢速去極化脈沖的偏好， 但這些功能特性背后的特定分子架構(gòu)基礎(chǔ)在很大程度上仍然是未知的。

為了攻克這 些 難題 ，近日，來自 德國亞琛工業(yè)大學(xué)Angelika Lampert研究團隊和 加拿大 多倫多大學(xué)的Shreejoy Tripathy研究 團隊 合作，在Cell上發(fā)表了題為Molecular architecture of human dermal sleeping nociceptors的文章。 該研究利用在皮膚機械和生物物理特性上與人類高度一致的豬作為轉(zhuǎn)化模型 ， 利用Patch-seq技術(shù)對皮膚神經(jīng)特性與人類高度一致的豬背根神經(jīng)節(jié)( dorsal root ganglion ,DRG) 進行表征，成功構(gòu)建了整合單個神經(jīng)元電生理放電特征與單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜的多模態(tài)分類圖譜；隨后通過將人體微神經(jīng)圖譜記錄的功能指標（如活動依賴性減慢ADS和正弦波敏感性）轉(zhuǎn)化為體外評估方案，精準鑒定出OSMR ( oncostatin M receptor ) 和SST ( somatostatin ) 是識別豬與人類皮膚“休眠痛覺感受器”CMis的特異性分子標記物 ，并 在健康人體志愿者中進行的皮膚注射實驗證實，OSMR 的配體OSM專一性地調(diào)節(jié) CMis 的活動，而不會影響其他類型的纖維 。 總之，該研究通過定義人類皮膚休眠痛覺感受器的分子架構(gòu)，為神經(jīng)性疼痛的發(fā)生機制及精準鎮(zhèn)痛療法的開發(fā)提供了關(guān)鍵的科學(xué)框架和潛在靶點。

構(gòu)建豬背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元分子分類學(xué)圖譜

研究者選擇了在皮膚解剖和生理特性上與人類高度一致的豬作為模型。研究采用了 Patch-seq 技術(shù)，對 267 個豬DRG進行了電生理表征 ， 隨后立即提取 mRNA 進行單細胞測序。此外，還結(jié)合了 snRNA-seq（單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序） 對 1.7 萬個細胞核進行了分析，并利用 Visium 空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)在組織切片上定位神經(jīng)元，最終通過基因表達引導(dǎo)將 Patch-seq 數(shù)據(jù)整合到參考分類圖中。研究成功鑒定出 16 種豬 DRG 神經(jīng)元亞型，包括 5 種 Aβ、4 種 Aδ 和 7 種 C 纖維相關(guān)亞型。在 C 纖維中，發(fā)現(xiàn)了一個名為 C-OSMR-SST 的獨特亞群，該群表達極高水平的 SCN11A（編碼 Nav1.9 鈉通道）、OSMR和 SST , 該亞群展現(xiàn)出所有神經(jīng)元中最長的動作電位時程，且胞體直徑較小，符合 C 纖維的典型特征 。 跨物種比對分析進一步證實，豬的這一分類體系與人類及非人靈長類的現(xiàn)有轉(zhuǎn)錄組圖譜高度契合，尤其是在人類 DRG 的相應(yīng)亞群中也觀察到了 SST 和 OSMR 的特異性高表達。這一階段的研究結(jié)果具有里程碑意義，它不僅通過實驗證實了豬作為人類痛覺研究轉(zhuǎn)化模型的卓越可靠性，更在分子層面精準定位了可能主導(dǎo)人類神經(jīng)性疼痛的“休眠”神經(jīng)群體。

鑒定C- OSMR-SST 為潛在的休眠痛覺感受器

為了確認上述 C-OSMR-SST 亞群是否確實對應(yīng)功能上的“休眠痛覺感受器”，研究團隊將在人體微神經(jīng)圖譜記錄中用于區(qū)分 CMis 的三項核心功能指標轉(zhuǎn)化為體外評估方案。 核心功能指標包括： 2Hz 的重復(fù)超閾值電刺激來評估神經(jīng)元的活動依賴性傳導(dǎo)速度減慢 ； 4Hz 的正弦波與方波脈沖對比實驗用以評估神經(jīng)元對慢速去極化的偏好性； 50Hz 的高頻脈沖檢測其跟隨頻率。研究人員對 226 個神經(jīng)元應(yīng)用了這些協(xié)議，并使用主成分分析（PCA）構(gòu)建了一個復(fù)合的“CMi 得分”，用以量化單個神經(jīng)元在功能上與休眠感受器的接近程度。所有測試的 C 纖維亞型中，C-OSMR-SST亞群展現(xiàn)出了最顯著的 ADS 現(xiàn)象、最高的正弦波得分以及最低的 50Hz 跟隨成功率。CMi 功能得分與 OSMR 和 SST 的表達量呈極顯著的正相關(guān)，且該亞群的 SCN11A（Nav1.9）表達水平在全 DRG 中最高。為了深入探究分子與功能之間的因果聯(lián)系，研究者基于 Hodgkin-Huxley 方程構(gòu)建了計算模型，模擬結(jié)果證實 Nav1.9 鈉通道獨特的超慢失活動力學(xué)是導(dǎo)致 CMis 產(chǎn)生顯著 ADS 以及極寬動作電位的核心分子基礎(chǔ)。

OSMR 信號軸在人體 臨床實驗 的功能驗 證

在分子鑒定完成后，研究團隊在健康人體志愿者中進行了 臨床試驗 ，以證實 OSMR 信號軸在真實人類生理環(huán)境下的功能性。研究招募了 7 名志愿者，在受試者前臂皮膚內(nèi)注射 對照溶液或 500ng 的重組人OSM即 OSMR 的配體，并使用激光相干斑對比成像（Laser Speckle Imaging）人類微神經(jīng)圖譜記錄技術(shù)， 即 通過將極細的鎢電極插入受試者的腓淺神經(jīng)，實時追蹤單根 C 纖維在 OSM 或?qū)φ杖芤禾幚砬昂蟮?ADS 動力學(xué)變化，共精準記錄了 60 根纖維（25 根 CMi 和 35 根普通的機械敏感 CM 纖維）。結(jié)果 顯示 在急性期，OSM 顯著增強了組胺誘發(fā)的軸突反射紅斑面積；而在注射后 24 小時的亞急性期，OSM 自身即可誘發(fā)出明顯的延遲性紅斑，這一效應(yīng)在對照組中完全缺失。微神經(jīng)圖譜記錄提供的直接證據(jù)顯示，OSM 能夠 特異 地調(diào)節(jié)人類 CMi 纖維的傳導(dǎo)動力學(xué)，顯著減緩了其在電刺激下的 ADS 下降速率，而對普通的機械敏感型 CM 纖維則沒有任何影響。盡管 OSM 顯著改變了神經(jīng)元的生物物理特性，但受試者并未報告主觀痛覺或瘙癢感的顯著升高，這表明 OSM 更多地扮演著“敏化劑”而非直接刺激劑的角色，其作用是降低神經(jīng)元的激活門檻。

總的來說 ，該研究利用 Patch-seq 技術(shù)結(jié)合豬與人類的跨物種分析，成功鑒定了人類皮膚“休眠痛覺感受器”（CMis）的特異性分子標記物 OSMR 和 SST,并證實了該信號軸能特異性調(diào)節(jié)休眠感受器的功能，為開發(fā)神經(jīng)性疼痛的精準療法提供了全新的科學(xué)框架。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01497-7

制版人： 十一

參考文獻

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