Piezo2介导的机械转导在牙本质初级感觉神经元中的功能异质性及其在疼痛信号传导中的特异性作用

为解决牙科患者对轻微机械刺激异常敏感的临床难题，韩国首尔国立大学研究团队通过单细胞转录组测序和电生理技术，揭示了Piezo2+牙本质初级感觉神经元(DPA)中电压门控钠通道(VGSCs)亚型Nav1.8/Nav1.9与神经肽(CGRP、P物质)的特异性共表达模式，证实其通过动作电位波形分化(有/无复极驼峰)实现机械-伤害性信号的特异性传导，为牙本质机械痛机制提供新靶点。

　　

牙齿为何对冷风刷牙如此敏感？ 日常生活中，许多人都有这样的体验：当牙齿遇到冷空气或刷牙刺激时会产生尖锐疼痛，这种看似轻微的机械刺激却能引发强烈不适。这种现象背后隐藏着复杂的神经生物学机制——传统观点认为，伤害性刺激需要高强度机械力才能激活痛觉神经，但牙本质却对微弱刺激异常敏感。这种矛盾现象促使科学家探索牙本质初级感觉神经元(DPA neurons)的特殊工作机制。

韩国首尔国立大学的研究团队在《International Journal of Oral Science》发表的研究，首次系统揭示了机械敏感离子通道Piezo2在DPA神经元中的功能多样性。通过构建Piezo2-ZsGreen转基因小鼠模型，结合单细胞转录组测序、全细胞膜片钳记录和荧光原位杂交等技术，发现Piezo2阳性神经元存在两种电生理亚型：具有复极驼峰的动作电位(hump-AP)神经元和无驼峰(no hump-AP)神经元，这种分化与特定的分子标记和神经肽分泌模式密切相关。

关键技术方法
研究采用逆行示踪标记DPA神经元，通过全细胞膜片钳记录机械刺激诱发的动作电位特性；利用单细胞RT-PCR和转录组重分析鉴定电压门控钠通道亚型(Nav1.1/1.6/1.7/1.8/1.9)与神经肽(α/β-CGRP、P物质)的共表达模式；通过Piezo2 siRNA敲降和TTX敏感性实验验证功能关联；最后采用荧光原位杂交进行空间共定位验证。

主要研究结果

Piezo2在DPA神经元亚群中的高表达
免疫组化显示Piezo2与NF200(有髓纤维标记)和CGRP(伤害性神经肽)在中等至大尺寸神经元中共表达，其中70%Piezo2+神经元同时表达NF200，而CGRP共表达率低于50%。这种表达模式支持"低阈值伤害性神经元"(algoneuron)假说，即这类神经元兼具机械感受和痛觉传导双重特性。

Piezo2激活触发动作电位
机械戳刺刺激可诱发96.2%标记DPA神经元产生动作电位，Piezo2 siRNA敲降使放电比例从87.5%降至64.3%，证实Piezo2是机械电转换的核心介质。

机械敏感Piezo2+神经元呈现两种动作电位波形
69.6%的Piezo2+神经元表现为具有明显复极驼峰的hump-AP，其静息膜电位更去极化(-52.3±1.2 mV vs -58.7±1.5 mV)、阈值电流更低(25.7±3.5 pA vs 42.9±5.1 pA)，且输入阻抗更高，显示更强的兴奋性。这些神经元体积更小，与伤害性C纤维特征相符。

驼峰AP神经元特异性表达TTX抵抗型钠通道
单细胞PCR揭示hump-AP神经元高表达TTX抵抗型VGSCs：Nav1.8(75%)和Nav1.9(62.5%)，而no hump-AP神经元主要表达TTX敏感型Nav1.1(100%)。荧光原位杂交证实Nav1.8与Piezo2表达强度呈中度正相关(R=0.55)，且Nav1.9+神经元体积显著小于其他亚群。

VGSC亚型与神经肽的特异性关联
转录组分析显示Nav1.8/Nav1.9阳性神经元显著高表达α/β-CGRP、P物质和甘丙肽。其中β-CGRP在hump-AP神经元表达率达75%，而在no hump-AP神经元完全缺失，成为区分两种亚型的关键标记。

研究结论与意义
该研究首次阐明Piezo2+ DPA神经元通过Nav1.8/Nav1.9与神经肽的特异性组合形成功能分化：no hump-AP亚型(Nav1.1+)可能介导非伤害性机械传导，而hump-AP亚型(Nav1.8+/Nav1.9+)通过延长动作电位时程和增强钙内流，促进CGRP/P物质释放，实现机械-伤害性信号转换。这一发现为解释牙本质机械痛异质性提供了分子基础，Nav1.8/Nav1.9与β-CGRP的共表达模式尤其具有治疗靶向价值。

研究创新性地将机械敏感通道(Piezo2)、电压门控离子通道(VGSCs)和神经肽信号整合到同一传导框架，不仅深化了对口腔特异痛觉机制的理解，也为开发靶向TTX抵抗型钠通道的镇痛策略提供理论依据。未来针对Piezo2-Nav1.8/1.9信号轴的特异性调控，可能成为治疗牙本质过敏等口腔疼痛疾病的新方向。