钠通道激动剂Poneratoxin揭示神经元高敏性与功能损伤关联机制及其在神经退行性疾病研究中的应用价值

本研究针对电压门控钠通道(VGSCs)功能异常与神经系统疾病的关联机制这一关键科学问题，通过系统评估子弹蚁毒肽Poneratoxin(PoTX)对SH-SY5Y和ND7/23神经细胞的兴奋毒性作用，首次揭示PoTX通过持续激活Nav1.2/1.3/1.6/1.7亚型引发钙超载，进而导致tau蛋白异常磷酸化、细胞周期阻滞及自噬抑制的多通路神经损伤机制。该研究为探索慢性疼痛与神经退行性疾病的关联提供了新型工具分子，发表于《Scientific Reports》。

　　

在神经科学领域，电压门控钠通道(VGSCs)的功能异常与癫痫、阿尔茨海默病等神经系统疾病密切相关，但其具体分子机制仍不明确。传统研究缺乏能持续激活钠通道而不显著影响细胞活性的工具分子，这极大限制了相关病理机制的探索。

针对这一瓶颈问题，国家化学危害防护重点实验室（State Key Laboratory of Chemistry for NBC Hazards Protection）的研究团队创新性地利用子弹蚁毒液中的25肽毒素Poneratoxin(PoTX)开展研究。这种天然毒素能特异性激活Nav1.2/1.3/1.6/1.7亚型，引起长达数小时的神经元持续兴奋。研究人员通过构建SH-SY5Y和ND7/23细胞模型，结合转录组学、蛋白质组学和电生理学等多学科技术，系统解析了PoTX的神经毒性机制及其在疾病研究中的应用潜力，相关成果发表在《Scientific Reports》。

研究主要采用全细胞膜片钳技术检测钠电流变化，CCK-8法评估细胞活力，流式细胞术分析凋亡，结合4D-DIA定量蛋白质组学和RNA-seq转录组学分析。通过钙荧光检测和免疫印迹验证关键靶点，并利用钠通道阻断剂TTX进行机制验证。

体外评估PoTX的兴奋毒性

电生理实验证实PoTX对Nav1.2(EC₅₀=0.41μM)和Nav1.3(EC₅₀=1.04μM)具有强激动活性，显著改变SH-SY5Y细胞钠电流模式：延缓通道失活、降低峰值电流并诱发持续性钙内流。在Na⁺/K⁺-ATPase抑制剂Ouabain(OB)存在下，PoTX的兴奋毒性IC₅₀低至0.042μM，较阳性对照Veratridine(VTD)强1000倍。

转录组学分析神经损伤机制

RNA-seq显示PoTX处理显著影响细胞周期相关基因（如CDKN1A上调4.2倍，MCM4下调3.1倍），激活p53信号通路和细胞衰老途径。钙依赖性磷脂酶A₂(PLA2G4C)和线粒体复合体IV亚基COX6B2的表达异常提示钙超载导致能量代谢紊乱。TTX能完全阻断这些转录变化，证实其钠通道依赖性。

蛋白质组学揭示神经退行性相关改变

4D-DIA定量蛋白质组鉴定出623个差异蛋白，包括26个神经退行性疾病相关蛋白。关键发现包括：tau蛋白Ser396位点磷酸化水平增加2.8倍，ULK1自噬激酶表达量降低40%，AMPA受体亚基GRIA4下调2.3倍。机制上，PoTX通过抑制PI3K-Akt通路（p-Akt Ser473降低55%）激活GSK-3α/β，进而促进tau异常磷酸化。

该研究首次阐明PoTX通过钠通道激活引发"钙超载-激酶网络失调-tau病理"的级联反应，为理解神经元高敏性与神经退行性变的关联提供了新视角。作为首个能持续激活钠通道而不显著影响细胞存活的工具分子，PoTX为开发慢性疼痛、抑郁症与阿尔茨海默病等疾病的共性机制研究提供了独特手段。研究揭示的PI3K-Akt/GSK-3β/tau通路为相关疾病的药物靶点筛选提供了新方向。