临床前神经病理性疼痛中周围神经蛋白质组的时间和人口统计模式

神经损伤后 sciatic 神经的蛋白质组学动态及性别年龄差异研究。通过 MEFISTO 模型分析 SNI 模型小鼠在不同时间点的蛋白质变化，发现性别和年龄显著影响免疫、代谢及神经重塑路径。男性早期激活干扰素信号，女性后期增强；共享响应包括代谢重编程和细胞周期调控，与人类糖尿病周围神经病变的蛋白质谱变化高度吻合。研究为神经损伤的性别年龄特异性治疗提供新视角。

　　
这篇研究以小鼠 spared nerve injury（SNI）模型为对象，系统探究了周围神经损伤后蛋白质组动态的时空变化规律，并重点分析了性别与年龄对神经重塑的影响。研究采用纵向蛋白质组学技术，结合机器学习模型MEFISTO，构建了覆盖急性（7-14天）与慢性（98天）两个关键阶段的动态蛋白质图谱，同时纳入性别（雄性/雌性）和年龄（青少年/成年）双重变量，为神经损伤修复机制及性别差异治疗提供了新视角。

### 核心研究框架
研究团队通过以下步骤建立科学分析体系：
1. **实验设计**：选用C57BL/6J小鼠构建SNI模型，分为4周（青少年）和12周（成年）两个年龄组，雄性/雌性各设独立对照组。样本采集时间点覆盖急性期（D7/D14）与慢性期（D98），每个时间点均包含损伤组（SNI）、假手术组（Sham）和未处理对照组（Na?ve），确保实验条件可控。
2. **技术路线**：
- **蛋白质组学**：采用DIA-PASEF模式的高分辨质谱技术，定量分析 sciatic nerve组织中的>9000个蛋白组（覆盖离子通道、免疫因子等关键通路）。
- **多维度分析**：结合MEFISTO（时空动态因子模型）解析时间依赖性规律，通过Cytoscape和STRING构建蛋白互作网络，并利用iSNAT（受伤坐骨神经图谱）的转录组数据进行交叉验证。
3. **关键创新点**：
- **首次揭示神经损伤的长期蛋白质组重编程**：填补了现有研究多聚焦急性期（0-28天）而忽视慢性期（>8周）的空白。
- **性别动态差异的精准刻画**：发现雄性在急性期即启动干扰素（IFN）相关免疫通路，而雌性在慢性期激活类似通路，这种时空差异为性别特异性治疗提供了理论依据。
- **年龄依赖的修复模式**：青少年小鼠（4周）的神经重塑呈现更强的代谢可塑性，而成年小鼠（12周）更侧重结构重塑，揭示发育阶段对神经修复的关键影响。

### 关键发现解析
#### 1. 时空动态的性别特异性响应
- **雄性早期免疫激活**：D7阶段，雄性小鼠的IFN信号通路相关蛋白（如Stat1、Jak1）显著上调，与单核细胞浸润和促炎因子（如TNF-α、IL-6）的早期释放相吻合。这种免疫应答模式在青少年雄性中尤为突出，可能与发育期免疫系统的敏感性增强有关。
- **雌性延迟性炎症调控**：雌性小鼠在D98阶段才出现IFN信号增强，伴随干扰素应答基因（Ifit3、Ifi27）的剂量依赖性上调。这种延迟响应可能与雌激素介导的免疫调节特性相关，其分子机制涉及TRAF6/NF-κB信号轴的时序性激活。
- **性别共享核心通路**：通过MEFISTO提取的22号与31号因子分别对应代谢重编程（如脂肪酸氧化）和结构重塑（如细胞周期调控），两者在雄性/雌性中共同激活。其中，胰岛素信号通路（如IRS1、PI3Kγ）在损伤后持续调控能量代谢平衡，为理解慢性疼痛的代谢基础提供新线索。

#### 2. 年龄依赖的神经重塑机制
- **青少年期高代谢可塑性**：4周龄小鼠在D14阶段表现出显著的线粒体生物合成（CPT1A、ACSL4上调）和脂质代谢重编程（ApoE、Lss蛋白升高），这与其快速神经再生能力相关。研究推测，青少年期活跃的PPARα/PGC1α代谢轴可能通过调控神经再生相关基因（如Bcl2、MMP3）影响修复进程。
- **成年期结构重塑主导**：12周龄小鼠在D98阶段出现显著的结构重塑标志物，包括Schwann细胞特异性蛋白（如Tpm1、Plp1）的积累和细胞骨架重组蛋白（如LaminB1、Cappad）的上调。这种差异可能与成年小鼠中枢突触可塑性受限有关，需结合单细胞测序进一步验证。

#### 3. 干扰素通路的性别差异时空模式
- **雄性双相位响应**：4周龄雄性在D7阶段启动固有免疫（Myd88、IRF7上调），D98阶段转向适应性免疫（Stat1、IRF9激活），形成"炎症-调节"的动态平衡。这种双阶段响应可能与雄性神经损伤后更持久的疼痛敏感性相关。
- **雌性单相位延迟响应**：雌性小鼠的IFN信号在D98阶段集中激活，伴随IL-12/23和IL-17通路蛋白（如IL-23R、IL-17A）的协同上调。研究推测雌激素可能通过抑制NF-κB信号间接调控IFN响应时序。

#### 4. 跨物种验证的临床意义
- **与人类疾病的高度一致性**：203个差异蛋白（DEP）在糖尿病周围神经病变（DPN）患者坐骨神经中呈现相似表达模式，其中37个蛋白（如NLRP3、HMGB1）的调控方向与患者疼痛程度呈显著正相关（p<0.01）。
- **治疗靶点启示**：发现HDAC2（组蛋白去乙酰化酶）和HMGB1在慢性期显著上调，且其抑制剂（如Vorinostat、Glycyrrhizin）在临床前模型中已显示镇痛效果，为开发靶向神经重塑的药物组合提供了依据。

### 研究局限性及未来方向
1. **技术局限**： bulk proteomics 无法区分细胞类型特异性变化，需结合scPROTEOMICS（单细胞蛋白质组）技术验证iSNAT的细胞类型标记（如Schwann细胞特异性蛋白Stmn2、Lmna的时空表达）。
2. **时间跨度不足**：未观察到D98后（如3个月、6个月）的持续变化，可能需要延长观察周期以完整解析神经再生的时间轴。
3. **跨物种差异**：虽然与人类DPN患者神经存在高度相似性，但小鼠的干扰素通路激活程度（如Ifnβ表达量）仅为人类的1/3-1/2，提示可能存在种属差异调控机制。

### 治疗转化潜力
研究提出以下临床转化路径：
- **急性期（D7-14）**：针对雄性小鼠的早期IFN信号过激，开发Jak抑制剂（如Ruxolitinib）的时序给药方案，可能通过抑制Stat1磷酸化阻断慢性疼痛前驱状态。
- **慢性期（D98+）**：雌性小鼠的延迟性IFN激活与神经纤维再生相关，可探索结合HDAC抑制剂（如Vorinostat）与HMGB1拮抗剂（如Glycyrrhizin）的联合疗法。
- **代谢干预**：针对青少年期的脂质代谢重编程，开发PPARα激活剂（如Fenofibrate）的神经靶向递送系统，可能促进Schwann细胞增殖。

### 结论
该研究首次构建了神经损伤后蛋白质组的完整时空图谱，揭示性别（雌激素介导的免疫时序调控）和年龄（代谢可塑性差异）作为核心生物学变量对神经重塑的影响机制。其提供的多维度数据平台（包含时间-性别-年龄三维坐标）为精准医疗中的个体化治疗策略设计（如根据患者年龄和性别选择最佳干预时机）提供了方法论基础，特别在开发靶向神经损伤微环境的联合疗法方面具有重要指导价值。