重编程活化星形胶质细胞为GABA能神经元治疗三叉神经痛的新策略

本研究通过腺相关病毒介导Sox2和Mash1过表达，成功将三叉神经脊束尾侧亚核（SpVc）区域活化的星形胶质细胞转分化为GABA能神经元，重塑神经元兴奋-抑制平衡，显著改善CCI-dION模型大鼠的机械痛阈，为三叉神经痛（TN）提供了潜在细胞重编程治疗策略。

　　

Highlight

通过过表达转录因子Sox2和Mash1，将增殖的活化星形胶质细胞转分化为抑制性神经元，是中枢神经系统疾病的潜在治疗策略。GABA能神经元是最常见的抑制性神经元之一。本研究旨在将三叉神经脊束尾侧亚核（SpVc）中的增殖星形胶质细胞重编程为GABA能神经元，以期改善神经元兴奋-抑制平衡，缓解疼痛，作为三叉神经痛的潜在治疗方法。

Introduction

三叉神经痛（TN）以反复发作、单侧、阵发性电击样疼痛为特征，常由轻微刺激（如说话、触摸、刷牙、咀嚼甚至吹风）触发（Cruccu et al., 2020）。本综述发现TN在女性中的患病率更高，范围在0.03%至0.3%之间，三叉神经的上颌支和下颌支最常受累。女性与男性的比例约为3:1，最高患病率出现在37至67岁个体中（De Toledo et al., 2016）。TN是一种极其痛苦的疾病，导致显著的身心困扰。目前TN的管理包括常规药物治疗、射频消融和微血管减压术。然而，这些治疗方法存在一定局限性，包括疗效不佳、复发率高以及各种不良副作用。因此，研究TN的发病机制对于开发这种严重神经病理性疼痛（NP）的有效治疗干预至关重要（Ahmadi et al., 2024）。

脱髓鞘是TN的主要病理机制。该过程导致三叉神经元高频异常放电，激活胶质细胞，下调抑制性神经元，并升高三叉神经脊束尾侧亚核（SpVc）中的炎症神经递质水平。这些变化共同促成TN的发生和持续（Gold and Gebhart, 2010; Ji et al., 2018）。SpVc在处理三叉神经初级传入传递的伤害性和热信号方面起着关键作用。三叉神经痛中的异位放电被认为主要起源于根入口区（REZ）（Love and Coakham, 2001; Schwartz et al., 1975），这些信号随后通过三叉丘脑束传递到对侧丘脑。作为口面部伤害性信息的关键中继站，SpVc是TN治疗干预的一个有前景的靶点。

在TN中，星形胶质细胞在疼痛的发生和持续中起着至关重要的作用（Dieb and Hafidi, 2013）。抑制星形胶质细胞的活性可以提高痛阈并缓解TN症状（Clark et al., 2023; Liu et al., 2022）。此外，GABA能神经元作为常见的抑制性神经元，抑制疼痛通路中的兴奋性活动（Kuner and Kuner, 2021; Shimizu-Okabe et al., 2022）。GABA能神经元功能降低对TN的发展至关重要。将GABA能神经元前体细胞或诱导的GABA能神经元移植到外周损伤所致慢性NP大鼠模型中，已被证明能有效缓解疼痛并减少局部炎症介质的释放（Manion et al., 2020; Sun et al., 2018）。像胶质细胞、成纤维细胞和干细胞这样的体细胞可以通过过表达特定转录因子来转化或获得新特性，补偿疾病中的细胞损失（Sun et al., 2018）。这已在神经系统疾病治疗中得到很好应用（Yshii et al., 2022）。研究表明，过表达转录因子Sox2和Mash1有助于神经干细胞定向转分化为GABA能神经元（Silbereis et al., 2009）。基于此证据，我们提出SpVc中的Sox2和Mash1可以将星形胶质细胞转化为GABA能神经元，为TN提供一种可能的治疗方法。

为评估这一假设，我们通过对Sprague-Dawley大鼠进行远端眶下神经慢性压迫性损伤（CCI-dION）建立了TN模型。我们观察到SpVc区域星形胶质细胞数量显著增加，同时GABA能神经元显著减少。此外，体外和体内实验均证明，过表达转录因子Sox2和Mash1可以有效将星形胶质细胞转化为产生GABA的神经元，从而显著缓解TN。调节SpVc部位的神经活动可能为TN的临床管理提供一种新策略。

Section snippets

Animal

许多研究认为性别是疼痛机制和治疗研究中的一个重要变量；我们的研究不关注性别差异，因此我们选择雄性大鼠，这是此类研究中最常用的（Francis-Malavé et al., 2023; Fu et al., 2017）。

8周龄、体重在220g至250g之间的雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠购自长沙斯莱克景达实验动物有限公司。所有动物均饲养在中南大学湘雅二医院中心实验室。

Proliferation and activation of astrocytes at SpVc site in CCI-dION rats

建立CCI-dION模型28天后，在透射电子显微镜下观察到CCI-dION组三叉神经传入神经的髓鞘结构松散、碎裂且变薄（图1A）。在CCI-dION组，面部机械痛阈逐渐下降，结扎14天后观察到显著差异，并持续到28天（图1B）。为研究CCI-dION大鼠SpVc部位星形胶质细胞的变化...

Discussion

先前研究表明，在由眶上三叉神经损伤引起的TN大鼠中，星形胶质细胞中TNF-α介导的RIPK1通路是主要参与者，抑制该通路可以部分缓解TN（Son et al., 2022）。在CCI-dION大鼠模型中，向脑桥施用FC（氟柠檬酸盐），或在TG（三叉神经节）附近注射Gm14461 siRNA或白藜芦醇以灭活AMPK并抑制Akt/mTOR通路，可有效抑制星形胶质细胞活化并阻断下游...

Conclusion

总之，我们证明外源过表达Sox2和Mash1可以在体内和体外将大鼠CCI-dION三叉神经痛模型SpVc内的星形胶质细胞重编程为GABA能神经元。这种星形胶质细胞向神经元的转化有助于缓解TN（图6）。这些结果支持细胞重编程作为TN甚至其他神经病理性疼痛疾病的治疗策略的潜力。

我们承认缺乏电生理数据...