单细胞转录组揭示NTG诱导的偏头痛慢性痛觉超敏模型中成纤维细胞重编程驱动单核细胞浸润的机制

推荐 为解决偏头痛慢性痛觉超敏的病理机制不明问题，郑州大学第一附属医院的研究人员通过NTG诱导的慢性痛觉超敏小鼠模型结合单细胞转录组学，发现NTG可重编程脑膜成纤维细胞，使其向促炎亚型Fibro_c5扩增，并通过Angptl1介导的基质-免疫细胞互作驱动单核细胞浸润。研究揭示Mafk-Angptl1轴为潜在治疗靶点，为偏头痛治疗提供新思路。

　　

论文解读
偏头痛是一种常见的神经系统疾病，其特征是反复发作的剧烈头痛，严重影响患者的生活质量和社会经济负担。尽管传统理论强调三叉神经血管激活在偏头痛中的作用，但脑膜基质-免疫细胞互作在疾病慢性化中的角色仍不清楚。为深入探究这一机制，郑州大学第一附属医院的研究人员构建了NTG诱导的偏头痛相关慢性痛觉超敏小鼠模型，并结合单细胞转录组学技术，系统解析了脑膜组织在NTG诱导下的细胞景观重塑。

研究人员首先通过间断腹腔注射NTG（10 mg/kg，隔日一次，共9天）建立慢性痛觉超敏模型，并利用Von Frey纤维丝评估外周机械性痛觉超敏。结果显示，NTG处理组小鼠的爪部回缩阈值显著降低，表明模型构建成功。随后，研究人员对脑膜组织进行单细胞RNA测序（scRNA-seq），构建了NTG诱导重塑的细胞图谱。整合偏头痛全基因组关联研究（GWAS）风险基因、细胞-细胞互作网络和转录调控分析，研究人员发现NTG可显著扩增促炎成纤维细胞亚群Fibro_c5（NTG组占比4.6%，对照组1.9%），该亚群表现出TNF-α/NF-κB信号通路的显著激活（NES=1.83）。

进一步研究发现，Fibro_c5与单核细胞的互作显著增强，单核细胞比例增加82%（NTG组10.4%，对照组5.7%），并通过Angptl1介导的基质-免疫互作实现。调控网络分析表明，Mafk是Angptl1表达的上游转录调控因子。

研究结果表明，NTG通过重编程脑膜成纤维细胞，扩增促炎亚型Fibro_c5，进而通过TNF-α/NF-κB信号通路和Angptl1介导的单核细胞互作驱动慢性痛觉超敏。Mafk-Angptl1轴作为潜在治疗靶点，为偏头痛的干预提供了新方向。

研究采用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）、伪时间分析（Monocle2）、细胞-细胞互作分析（CellChat）和基因调控网络推断（pySCENIC）等关键技术方法。

在结果部分，研究人员通过行为学测试验证了NTG诱导的慢性痛觉超敏模型有效性。scRNA-seq分析揭示了脑膜组织的细胞异质性，发现NTG处理后Fibro_c5亚群显著扩增，并伴随TNF-α/NF-κB信号通路的激活。伪时间分析表明，NTG可重编程成纤维细胞分化轨迹，使其向Fibro_c5终末状态分化。功能富集分析显示，Fibro_c5显著富集于凋亡、TNF-α信号通路、补体激活等通路。单核细胞亚群分析发现，NTG处理后mono_c0亚群显著扩增，并伴随白细胞迁移和抗原呈递通路的激活。细胞-细胞互作分析进一步证实，Fibro_c5与单核细胞的互作增强，Angptl1表达上调。调控网络分析揭示Mafk通过调控Angptl1表达介导炎症信号放大。

研究结论表明，NTG通过重编程脑膜成纤维细胞，扩增促炎亚型Fibro_c5，进而通过TNF-α/NF-κB信号通路和Angptl1介导的单核细胞互作驱动慢性痛觉超敏。Mafk-Angptl1轴作为潜在治疗靶点，为偏头痛的干预提供了新方向。

讨论部分强调，该研究系统解析了脑膜基质-免疫细胞互作在偏头痛慢性化中的作用机制，揭示了成纤维细胞在慢性痛觉超敏中的关键角色。尽管研究存在性别差异、模型局限性等问题，但其发现为偏头痛的治疗提供了新的理论依据和潜在靶点。未来需进一步验证Mafk-Angptl1轴在人类偏头痛中的作用，并探索其临床转化潜力。

该研究为理解偏头痛的病理机制提供了新的视角，并为开发新型治疗策略奠定了基础。