脊髓组织蛋白酶S（CTSS）通过降解神经元周围网络（PNNs）介导神经病理性疼痛的机制研究

本研究针对神经病理性疼痛（NP）治疗靶点匮乏的临床难题，通过生物信息学分析结合实验验证，揭示了脊髓组织蛋白酶S（CTSS）作为关键分子通过降解神经元周围网络（PNNs）加剧疼痛的新机制。研究人员利用GSE18803数据集筛选出CTSS等15个枢纽基因，并通过免疫荧光染色、体外降解实验及CTSS基因敲降证实其作用。该发现为NP的靶向治疗提供了新思路，相关成果发表于《Neuropharmacology》。

　　

神经病理性疼痛（Neuropathic pain, NP）如同身体发出的错误警报，即使没有实际伤害，患者也会持续感受到剧烈疼痛。全球约10亿人受此困扰，但现有药物如加巴喷丁仅对部分患者有效。这种疼痛背后隐藏着复杂的分子机制，其中脊髓背角（SDH）的异常变化被认为是关键环节。近年来，神经元周围网络（Perineuronal nets, PNNs）——一种包裹神经元的特殊细胞外基质结构——被发现在NP中发生异常降解，但其具体调控机制仍是未解之谜。

南方医科大学珠江医院康复医学科团队在《Neuropharmacology》发表的研究，首次通过多组学方法揭示了组织蛋白酶S（Cathepsin S, CTSS）作为"分子剪刀"降解PNNs的新机制。研究人员首先对保留性神经损伤（SNI）大鼠模型的GSE18803数据集进行生物信息学挖掘，结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据验证，锁定CTSS为核心靶点；随后通过免疫荧光染色、体外培养实验及腺相关病毒（AAV）介导的基因沉默技术，系统阐明了CTSS-PNNs调控轴在NP中的作用。

关键技术方法
研究采用SNI大鼠模型，基于GSE18803和GSE134003数据集进行差异表达基因筛选和加权基因共表达网络分析（WGCNA）。实验部分包含脊髓组织免疫荧光染色、原代细胞培养评估PNNs降解、CTSS特异性抑制剂LHVS干预以及AAV-shCTSS鞘内注射等关键技术。

生物信息学分析结果
通过分析SNI大鼠L4-L6脊髓样本，鉴定出401个上调基因和123个下调基因。KEGG富集显示溶酶体通路显著激活，其中CTSS与Ccl2、Cd68等构成蛋白-蛋白相互作用网络核心。单细胞测序进一步证实CTSS在小胶质细胞中特异性高表达。

实验验证结果
免疫荧光显示SNI大鼠脊髓V板层PNNs标志物聚集蛋白聚糖（Aggrecan）显著减少，与CTSS表达升高呈负相关。体外实验证实重组CTSS可直接降解PNNs主要成分，而LHVS抑制剂能阻断该过程。AAV-shCTSS处理不仅降低CTSS表达，还显著改善机械痛觉过敏并恢复PNNs完整性。

讨论与意义
该研究首次建立CTSS-PNNs调控轴与NP的因果关系：神经损伤触发小胶质细胞释放CTSS，后者通过降解PNNs破坏神经回路稳定性，最终导致疼痛敏化。这一发现突破了传统NP研究聚焦神经元活动的局限，将治疗靶点拓展至神经-胶质-ECM互作网络。特别值得注意的是，CTSS作为可外周给药的溶酶体蛋白酶，其抑制剂LHVS已进入其他疾病临床试验，这为NP药物研发提供了"老药新用"的快速转化路径。研究团队提出的"ECM重塑-NP"假说，为理解慢性疼痛的维持机制开辟了新视角。