缺血性卒中相关慢性疼痛的多组学整合研究揭示S100A6作为关键靶点的神经保护机制

本研究针对缺血性卒中(IS)后慢性疼痛这一临床难题，通过整合mRNA-microRNA测序、单细胞转录组、空间转录组和孟德尔随机化(MR)等多维分析技术，首次系统揭示了S100A6通过调控CD4+_γδ T细胞分化和TLR信号通路，在缺血性脑损伤和慢性疼痛中发挥保护作用。研究发现激活S100A6可降低23-54%的IS发生风险，为开发神经保护药物提供了新靶点。

　　

缺血性卒中作为全球重大健康威胁，每年导致数百万人死亡或残疾，而慢性疼痛是其最常见且棘手的后遗症。尽管经过数十年研究，临床上仍缺乏有效的神经保护药物。当脑血流中断时，程序性细胞死亡会触发剧烈的神经炎症级联反应，释放损伤相关分子模式(DAMPs)，通过Toll样受体(TLRs)激活先天免疫反应。这种免疫风暴不仅加剧脑损伤，还与慢性疼痛发展密切相关。特别是CD4⁺ T细胞和γδ T细胞的浸润，已被证明会破坏血脑屏障并促进神经元凋亡。然而，如何调控这一过程仍不清楚。钙结合蛋白S100A6在应激反应中表现活跃，但其在卒中中的作用机制尚待阐明。

研究团队采用多组学整合策略：首先通过小鼠MCAO模型获取mRNA-microRNA转录组数据(GSE23160)；利用单细胞测序(GSE174574)解析免疫微环境；结合空间转录组(GSE226208)定位基因表达；最后通过GWAS和药物靶向MR评估因果关系。关键技术包括差异表达分析、WGCNA共表达网络构建、CIBERSORT免疫浸润评估、Monocle拟时序分析，以及SMR/HEIDI共定位检验。

【细胞死亡特征与免疫浸润】通过ssGSEA计算细胞死亡指数(CDI)，发现细胞死亡状态与免疫浸润程度呈正相关。TLR信号通路在GSEA和GSVA分析中均为最显著通路，提示其在IS中的核心地位。

【核心生物标志物筛选】通过LASSO和Boruta算法从1358个差异基因中鉴定出S100a6、Anxa3、Ncf4、Capg和Arpc1b五个核心mRNA，其中S100a6在PPI网络中度数最高。miR-298-5p被确定为关键调控miRNA。

【慢性疼痛关联分析】与慢性疼痛GWAS数据集交叉验证，发现S100A6是缺血性卒中和相关慢性疼痛的共同靶点。

【单细胞层面机制】单细胞分析显示S100a6⁺细胞(7.85%)与CD4⁺细胞(4.86%)在卒中后比例升高但空间分布互斥。拟时序分析揭示S100a6参与CD4⁺_γδ T细胞分化三阶段调控，并通过CellChat分析证实其维持免疫细胞功能。

【因果验证】药物靶向MR显示S100a6激活可使IS风险降低23-54%(OR=0.60,95%CI=0.46-0.77)。空间共定位证实S100a6与神经保护标志物S100b共表达，而CD4在损伤区域富集。

【实验验证】PCR证实五个核心基因在MCAO模型中差异表达(p<0.05)，其中S100a6表达变化最显著。

这项研究首次系统阐明了S100A6通过平衡CD4⁺ T细胞介导的神经炎症和TLR通路激活，在缺血性卒中及其慢性疼痛并发症中发挥双重保护作用。从分子机制看，S100A6可能通过调控γδ T细胞分化影响免疫微环境；从临床转化角度，药物靶向MR为S100A6激动剂开发提供了遗传学证据。研究创新性地整合了从单细胞到空间的多维组学数据，并首次将缺血性卒中与慢性疼痛的分子机制相联系，为开发兼具神经保护和镇痛效应的新疗法奠定了理论基础。未来研究可进一步探索S100A6在血脑屏障修复和星形胶质细胞活化中的具体作用机制。