生理温度下NaV1.7-L858F突变通道增强的膜运输机制及其在遗传性红斑肢痛症神经元超兴奋性中的作用

为揭示遗传性红斑肢痛症（IEM）的致病机制，研究人员针对NaV1.7-L858F突变通道在生理温度（33-35°C）下的行为展开研究。通过电生理记录和活细胞光学成像技术，发现该突变通道在正常皮肤温度下呈现加速的膜运输和插入，导致电流密度增加和神经元兴奋性增强。这一发现为IEM相关疼痛提供了新的机制解释，并为治疗策略开发提供了重要靶点。

　　

当我们触摸温暖的物体时，通常会感到舒适，但对于遗传性红斑肢痛症（IEM）患者来说，温暖却可能引发难以忍受的灼痛。这种罕见的遗传性疼痛障碍由钠离子通道Na_V1.7的基因突变引起，其特征是远端肢体出现烧灼样疼痛发作，温暖可诱发症状，而冷却患肢可暂时缓解疼痛。尽管科学家们已经知道Na_V1.7突变会导致通道功能增强，但大多数研究都是在室温条件下进行的，这与人体实际生理环境存在显著差异。

温度对IEM症状的表现至关重要，患者经常报告温暖触发灼痛，并通过冷却肢体来缓解症状，有些患者甚至不得不将肢体浸入冰水中，导致组织损伤。在某些极端情况下，患者会冷却自己到低温状态。这些临床观察表明，温度在调节Na_V1.7突变通道功能中可能发挥着关键作用，但迄今为止，在生理相关温度下对突变通道在感觉神经元中的运输研究仍然缺乏。

为了解决这一知识空白，Malgorzata A. Mis、Sidharth Tyagi、Elizabeth J. Akin等研究人员在《Neurobiology of Pain》上发表了一项创新性研究，探讨了IEM相关的Na_V1.7-L858F突变通道在生理温度下的行为。这项研究不仅证实了该突变通道在生理温度下仍保持其特征性的激活曲线负向偏移，更重要的是发现了温度依赖性的通道运输增强机制，为理解IEM的病理生理机制提供了新的视角。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：使用背根神经节（DRG）神经元培养体系，通过电穿孔转染技术表达野生型和突变型Na_V1.7通道；运用全细胞电压钳和电流钳记录技术在室温和正常皮肤温度下分析通道的电生理特性；开发活细胞光学脉冲追踪成像方法，通过Venus荧光蛋白标签和生物素受体结构域标记，特异性检测膜表面通道的表达和运输动态；采用IB4（isolectin B4）染色区分不同亚型的DRG神经元，重点关注IB4阴性神经元群体。

研究结果部分揭示了多个重要发现：

3.1. IB4^-神经元的兴奋性在室温下受到抑制

研究人员发现，与正常皮肤温度（NST，33-35°C）相比，室温（RT，22-24°C）条件下IB4阴性神经元的兴奋性显著降低。这种温度依赖性调节在IB4阴性神经元中表现得更为明显，这与此类神经元具有较高的TTX敏感钠电流密度和较大的热激活电流的特性相一致。

3.2. Na_V1.7-L858F通道在正常皮肤温度下表现出增加的电流密度

电压钳记录显示，在IB4阴性神经元中，Na_V1.7电流密度同时受到温度和基因型的影响。在正常皮肤温度下，表达L858F突变通道的神经元电流密度显著高于野生型通道，而在室温条件下这种差异不显著。重要的是，温度降低仅显著减少了L858F突变通道的电流密度，而对野生型通道影响不大。

3.3. Na_V1.7-L858F通道的细胞表面表达具有温度依赖性

通过活细胞成像技术，研究人员发现IB4阴性神经元在正常皮肤温度下表达V-L858F-BAD通道显示出比V-WT-BAD通道显著更多的表面标记。这种基因型间的差异在室温条件下并不存在，表明L858F突变通道的表面表达具有明显的温度敏感性。

3.4. Na_V1.7 L858F通道在IB4^-神经元中的膜插入在低温下受到抑制

光学脉冲追踪实验表明，V-L858F-BAD在正常皮肤温度下向IB4阴性神经元表面的输送速率显著高于室温条件，也高于野生型通道在任何温度下的输送速率。这提示L858F突变选择性改变了Na_V1.7在IB4阴性神经元中的前向运输和膜插入速率，而将神经元冷却至室温则显著抑制了突变通道的插入。

3.5. 较低温度显著降低L858F表达IB4^-神经元的兴奋性

电流钳实验证实，表达L858F通道的IB4阴性神经元在正常皮肤温度下的放电频率显著高于室温条件。这种兴奋性的显著降低可能是由于Na_V1.7 L858F通道的温度敏感性调节导致运输减慢和电流密度减少所致。

在讨论部分，研究人员强调他们的发现揭示了IEM Na_V1.7-L858F突变通道在生理相关皮肤温度下在IB4阴性DRG神经元中的表达显著增加，并且这些变化能够调节神经元兴奋性。重要的是，温度升高并不改变L858F突变通道的特征性电压依赖性门控特性，而是增强了前向运输和表面表达，导致电流密度显著增加和神经元兴奋性增强。相反，较冷的温度抑制这一过程，减少突变通道表面表达，抑制电流密度，并最终降低神经元放电频率。

这些发现为IEM患者皮肤中远端轴突的内在更高活性提供了机制解释，这可能有助于解释这些患者持续疼痛的原因，以及可能无法识别触发因素的发作。研究结果部分解释了为什么携带L858F突变的IEM患者通过冷却可以获得疼痛缓解的现象。

该研究的创新之处在于发现了温度对Na_V1.7通道运输的差异化调控，揭示了IEM中神经元超兴奋性的运输依赖性成分，同时还有先前描述的通道功能获得性转变。L858F突变导致Na_V1.7在正常皮肤温度下在IB4阴性神经元中的前向运输增强，增加了电流密度，与野生型通道相比。IB4阴性神经元中突变通道的运输具有温度敏感性，因为在室温下培养神经元会阻碍突变Na_V1.7向血浆膜的运输并减少神经元放电。这为IEM患者通过冷却行为获得疼痛缓解提供了机制解释。

这项研究不仅为理解Na_V1.7介导的疼痛综合征的分子基础提供了新的见解，而且为未来开发针对膜运输过程的治疗策略指明了方向。由于温度敏感性运输机制的发现，研究人员可以考虑开发能够调节Na_V1.7突变通道运输的小分子化合物，从而为IEM患者提供更为精准和有效的治疗方法。此外，该研究强调在生理相关温度下研究离子通道功能的重要性，这可能会引领疼痛研究领域方法学的变革。