α7烟碱型乙酰胆碱受体正向别构调节剂通过调节NLRP3/IL-1β通路缓解神经病理性疼痛的作用及机制研究

《The Journal of Headache and Pain》：α7 nAChR PAMs attenuate CCD?induced neuropathic pain, with modulation of the NLRP3/IL?1β pathway: insights from single?cell transcriptomics and CHRNA7 structural simulation

　　

摘要

背景

神经病理性疼痛（NP）仍然是一种遗传和分子机制尚不明确的难治性临床疾病。胆碱能系统和NLRP3通路在疼痛调节中起关键作用，但它们在慢性背根神经节压迫（CCD）引起的神经根性疼痛中的作用仍有待进一步阐明。本研究旨在探讨α7型烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）正向别构调节剂（PAMs）在NP中的镇痛作用及其潜在机制。

方法

将小鼠背根神经节（DRG）的单细胞转录组数据集与集成有监督机器学习相结合，筛选与疼痛相关的核心分子特征。建立CCD大鼠模型和LPS刺激的DRG细胞模型。通过von Frey测试和热板实验评估疼痛行为。采用Western blot、免疫荧光和ELISA检测蛋白质表达水平。通过流式细胞术评估细胞凋亡。利用AlphaFold3和分子动力学模拟分析蛋白质稳定性。

结果

单细胞转录组分析显示，CHRNA7和NLRP3/IL-1β通路相关基因在重叠的细胞类型中表达，包括卫星胶质细胞。集成机器学习进一步证实，这些分子构成了区分疼痛相关细胞状态的核心分子特征。PNU-120596和NS-1738显著减轻了CCD大鼠的机械和热超敏反应，该效应可被α7 nAChR拮抗剂甲基莱卡古尼汀（MLA）阻断。两种PAMs均可调节ACC和DRG中的NLRP3/IL-1β通路，并伴随CHRNA7蛋白水平的变化。在LPS诱导的DRG细胞中，PNU-120596和NS-1738同样可调节NLRP3/IL-1β通路并减少凋亡，该效应可被MLA逆转。分子动力学模拟表明，CHRNA7 W77G突变导致结构不稳定和构象松弛。

结论

本研究鉴定了小鼠DRG细胞亚群中CHRNA7和NLRP3/IL-1β通路的细胞类型水平表达特征。α7 nAChR PAMs对CCD诱导的神经病理性疼痛具有显著的镇痛作用，伴随NLRP3/IL-1β通路的调节。我们的发现为神经病理性疼痛提供了转录组学见解和潜在的治疗靶点。