撰文 | 覺主在路上

神經(jīng)性疼痛作為一項(xiàng)全球性的健康難題，困擾著約10%的人口以及高達(dá)20%至30%的糖尿病患者，其核心病理機(jī)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(dòng)增加緊密相關(guān)【1,2】。這些神經(jīng)元為機(jī)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(duì)強(qiáng)力機(jī)械刺激幾乎不產(chǎn)生反應(yīng)， 然 而在炎癥或病理?xiàng)l件下，這些休眠纖維會(huì)被致敏，從而對(duì)機(jī)械刺激產(chǎn)生反應(yīng)并產(chǎn)生持續(xù)活動(dòng)，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(yán)峻的挑戰(zhàn)【5,6】： 首先，人類皮膚中此類CMis纖維的分子標(biāo)記物 并不清楚， 這阻礙了針對(duì)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(dòng)物皮膚中識(shí)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(biāo)記物或新藥物靶點(diǎn)的能力；此外，雖然已知CMis擁有一系列獨(dú)特的電生理特征，如顯著的活動(dòng)依賴性傳導(dǎo)速度減慢（activity dependent slowing ,ADS）和對(duì)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(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)Angelika Lampert研究團(tuán)隊(duì)和 加拿大 多倫多大學(xué)的Shreejoy Tripathy研究 團(tuán)隊(duì) 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(jī)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(duì)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(jìn)行表征，成功構(gòu)建了整合單個(gè)神經(jīng)元電生理放電特征與單細(xì)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(biāo)（如活動(dòng)依賴性減慢ADS和正弦波敏感性）轉(zhuǎn)化為體外評(píng)估方案，精準(zhǔn)鑒定出OSMR ( oncostatin M receptor ) 和SST ( somatostatin ) 是識(shí)別豬與人類皮膚“休眠痛覺感受器”CMis的特異性分子標(biāo)記物 ，并 在健康人體志愿者中進(jìn)行的皮膚注射實(shí)驗(yàn)證實(shí)，OSMR 的配體OSM專一性地調(diào)節(jié) CMis 的活動(dòng)，而不會(huì)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(jī)制及精準(zhǔn)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(diǎn)。

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(duì) 267 個(gè)豬DRG進(jìn)行了電生理表征 ， 隨后立即提取 mRNA 進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序。此外，還結(jié)合了 snRNA-seq（單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測(cè)序） 對(duì) 1.7 萬個(gè)細(xì)胞核進(jìn)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(dá)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(gè)名為 C-OSMR-SST 的獨(dú)特亞群，該群表達(dá)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(zhǎng)的動(dòng)作電位時(shí)程，且胞體直徑較小，符合 C 纖維的典型特征 。 跨物種比對(duì)分析進(jìn)一步證實(shí)，豬的這一分類體系與人類及非人靈長(zhǎng)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(dá)。這一階段的研究結(jié)果具有里程碑意義，它不僅通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(zhǔn)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(rèn)上述 C-OSMR-SST 亞群是否確實(shí)對(duì)應(yīng)功能上的“休眠痛覺感受器”，研究團(tuán)隊(duì)將在人體微神經(jīng)圖譜記錄中用于區(qū)分 CMis 的三項(xiàng)核心功能指標(biāo)轉(zhuǎn)化為體外評(píng)估方案。 核心功能指標(biāo)包括： 2Hz 的重復(fù)超閾值電刺激來評(píng)估神經(jīng)元的活動(dòng)依賴性傳導(dǎo)速度減慢 ； 4Hz 的正弦波與方波脈沖對(duì)比實(shí)驗(yàn)用以評(píng)估神經(jīng)元對(duì)慢速去極化的偏好性； 50Hz 的高頻脈沖檢測(cè)其跟隨頻率。研究人員對(duì) 226 個(gè)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(gè)復(fù)合的“CMi 得分”，用以量化單個(gè)神經(jīng)元在功能上與休眠感受器的接近程度。所有測(cè)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(dá)量呈極顯著的正相關(guān)，且該亞群的 SCN11A（Nav1.9）表達(dá)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(jì)算模型，模擬結(jié)果證實(shí) Nav1.9 鈉通道獨(dú)特的超慢失活動(dòng)力學(xué)是導(dǎo)致 CMis 產(chǎn)生顯著 ADS 以及極寬動(dòng)作電位的核心分子基礎(chǔ)。

OSMR 信號(hào)軸在人體 臨床實(shí)驗(yàn) 的功能驗(yàn) 證

在分子鑒定完成后，研究團(tuán)隊(duì)在健康人體志愿者中進(jìn)行了 臨床試驗(yàn) ，以證實(shí) OSMR 信號(hào)軸在真實(shí)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(duì)照溶液或 500ng 的重組人OSM即 OSMR 的配體，并使用激光相干斑對(duì)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(xì)的鎢電極插入受試者的腓淺神經(jīng)，實(shí)時(shí)追蹤單根 C 纖維在 OSM 或?qū)φ杖芤禾幚砬昂蟮?ADS 動(dòng)力學(xué)變化，共精準(zhǔn)記錄了 60 根纖維（25 根 CMi 和 35 根普通的機(jī)械敏感 CM 纖維）。結(jié)果 顯示 在急性期，OSM 顯著增強(qiáng)了組胺誘發(fā)的軸突反射紅斑面積；而在注射后 24 小時(shí)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(duì)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(dòng)力學(xué)，顯著減緩了其在電刺激下的 ADS 下降速率，而對(duì)普通的機(jī)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(bào)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(biāo)記物 OSMR 和 SST,并證實(shí)了該信號(hào)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(zhǔn)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

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