线粒体电子传递链活性调控伤害感受神经元对兴奋毒性的抵抗机制

本研究针对外周神经系统兴奋毒性机制不清的问题，通过全基因组CRISPRi筛选揭示了线粒体电子传递链(ETC)在调控TRPV1+伤害感受神经元抗兴奋毒性中的核心作用。研究人员发现降低ETC组分表达可通过减少钙超载和线粒体活性氧(ROS)生成的双重途径增强细胞抗性，且TRPV1+神经元天然具有低ETC表达特征。该发现为理解疼痛相关神经退行性疾病提供了新视角，发表于《Cell》杂志。

　　

疼痛感知是生物体重要的防御机制，但过度激活伤害感受神经元(nociceptor)导致的兴奋毒性(excitotoxicity)却是许多神经病理疼痛的根源。辣椒素受体TRPV1作为典型的伤害性刺激传感器，其过度激活引发的钙离子(Ca²⁺)内流和细胞死亡机制长期未明。更令人困惑的是，TRPV1⁺神经元为何能在频繁接受强刺激时保持相对抗性？这项发表于《Cell》的研究通过创新性的系统生物学方法，揭示了线粒体代谢重编程这一意想不到的神经保护机制。

研究团队采用全基因组CRISPR干扰(CRISPRi)筛选、转录组测序(RNA-seq)、活细胞钙成像和线粒体活性氧检测等关键技术，结合转基因小鼠模型(包括Tg(Trpv1-EGFP)MA208Gsat/Mmcd和条件性敲除小鼠)的神经元功能分析。样本来源于成年小鼠背根神经节(DRG)原代培养和工程化的人类细胞系(HEK293T和K562)。

基因组筛选揭示ETC的核心调控作用

通过TRPV1⁺K562细胞的CRISPRi筛选，发现电子传递链(ETC)组分下调可显著抵抗辣椒素诱导的死亡。在25个ETC组分中，靶向复合物I亚基NDUFC1的sgRNA表现出最强保护效应。这一反直觉的发现提示：虽然ETC抑制通常损害细胞活力，但在兴奋毒性压力下却转化为生存优势。

双通路保护机制解析

研究证实ETC抑制通过两个独立途径发挥作用：(1)通过降低NAD⁺/NADH比率减少FLOT1介导的TRPV1膜定位，缓解钙超载；(2)抑制线粒体复合体III的IIIQ_o位点ROS生成。使用特异性抑制剂S3QEL2（靶向IIIQ_o）而非S1QEL1.1（靶向IQ位点）可模拟保护效应，证实ROS来源的特异性。

伤害感受神经元的天然优势

转录组分析显示TRPV1⁺神经元天然低表达ETC组分和调控因子(如Esrra和Ppargc1b)。这种"代谢设定点"赋予其三重优势：更强的抗氧化能力（mitoNeoD检测显示基线ROS更低）、更耐受ETC抑制剂、对离子霉素和mitoParaquat等应激源具有更高存活率。

机制普适性验证

该保护机制适用于多种兴奋毒性模型：包括蜘蛛毒素DkTx激活的TRPV1、致病突变体TRPV4 R269C（与CMT2C相关），以及金黄色葡萄球菌α-溶血素(Hla)形成的钙渗透孔。这表明ETC调控是跨刺激类型的共性防御策略。

这项研究首次建立了线粒体代谢与周围神经兴奋毒性的直接联系，提出了"代谢弹性"的新概念。TRPV1⁺神经元通过下调ETC活性在代谢需求和应激保护间取得平衡，这种精巧的调控可能解释其在进化压力下的特殊适应性。发现不仅为糖尿病性神经病变等疼痛综合征提供新解释框架，ETC调控策略更为开发神经保护剂开辟了新途径。值得注意的是，这种保护机制的代价可能是限制神经再生能力，这为理解慢性疼痛中神经修复障碍提供了新视角。