《PAIN》：Lanthionine synthetase C-like protein 1 (LanCL1): a therapeutic target for neuropathic pain
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自发现哺乳动物羊毛硫氨酸合成酶C样（LanCL）蛋白以来，研究人员对其功能的鉴定一直具有相当大的兴趣。通过使用LAT8881（一种新型的LanCL1肽配体），研究人员证实了LanCL1在慢性神经病理性敏化中的关键作用，而对炎性超敏反应或生理性伤害感受影响甚微。
自发现哺乳动物羊毛硫氨酸合成酶C样（LanCL）蛋白以来，研究人员对其功能的鉴定一直具有相当大的兴趣。通过使用LAT8881（一种新型的LanCL1肽配体），研究人员证实了LanCL1在慢性神经病理性敏化中的关键作用，而对炎性超敏反应或生理性伤害感受影响甚微。LAT8881在多种啮齿类神经病理性模型（包括慢性压迫性损伤模型）中逆转了机械性痛觉超敏，在该模型中，它抑制了背根神经节（DRG）在体的自发性异位放电、脊髓背角广动力范围神经元的wind-up及自发活动。它还在离体脊髓中诱导了膜电位超极化，并抑制了自发性和初级传入介导的兴奋性事件。为鉴定LAT8881的蛋白靶点，研究人员使用活性代谢物的光亲和偶联物下拉出脊髓中的LanCL1作为结合靶点。通过siRNA敲低DRG中的LanCL1进行了验证，该操作阻断了LAT8881的活性。免疫组化分析揭示了LanCL1在神经病理性模型中的功能性重组：其在DRG中的胞浆表达减少，而在卫星胶质细胞中的表达增加。这些发现确立了LanCL1作为神经病理性超敏反应的关键介质及临床转化的首要靶点。LanCL1是治疗神经病理性疼痛的新靶点，调节其活性可能为控制该疾病提供新策略。
论文解读文章
研究背景与问题：神经病理性疼痛是由神经系统损伤或疾病引起的慢性疼痛，临床治疗选择有限，现有药物（如加巴喷丁）疗效不佳或副作用显著。近年来，哺乳动物羊毛硫氨酸合成酶C样（LanCL）蛋白家族（包括LanCL1、LanCL2和LanCL3）的功能受到关注。尽管LanCL2在脊髓水平通过抑制炎症参与疼痛调节，但LanCL1在慢性疼痛中的作用尚不明确。全基因组关联研究提示LanCL1与人类慢性疼痛及小鼠脊髓背角相关，但其功能机制未被阐明。因此，研究人员开展本研究，旨在通过一种新型肽配体LAT8881揭示LanCL1在神经病理性疼痛中的角色，并以LanCL1为靶点开发治疗策略。论文发表在《PAIN》。
关键技术方法：研究人员使用多种啮齿类神经病理性模型（包括脊髓神经结扎、慢性压迫性损伤、化疗诱导神经病变、糖尿病神经病变、利血平诱导纤维肌痛及术后切口模型）进行行为学测试（von Frey纤维测定机械性痛觉超敏、Hargreaves法测定热痛觉阈值）。在体电生理记录（背根神经节异位放电、脊髓背角广动力范围神经元活动）和离体全细胞膜片钳记录（脊髓切片）用于分析LAT8881的作用位点。通过光亲和标记探针（PAL-LAT9991F）结合质谱鉴定靶蛋白，并经siRNA敲低DRG中的LanCL1进行验证。免疫组化染色（联合NeuN、GFAP等标志物）用于定位LanCL1表达变化。动物来源为Sprague-Dawley大鼠（Charles River UK或Monash Animal Research Platform）。
研究结果：
4.1 LAT8881及其相关肽减轻啮齿类神经病理性模型的超敏反应：LAT8881和代谢物LAT9991经口服或肌内注射在脊髓神经结扎（SNL）模型中剂量依赖性地逆转机械性痛觉超敏，效果与加巴喷丁相当；在慢性压迫性损伤（CCI）模型中静脉给药同样有效，且无性别差异。此外，LAT8881在化疗诱导神经病变、糖尿病神经病变、利血平诱导纤维肌痛及术后切口模型中均显著提高缩足阈值（PWT），显示广泛的抗痛觉超敏作用。
4.2 LAT8881在炎性超敏模型中无效：在完全弗氏佐剂（CFA）诱导的足底炎症模型中，LAT8881（口服高达30 mg/kg）未改变热缩足潜伏期（PWL），而吗啡有效。在角叉菜胶模型中仅4小时时点有微弱效果。在福尔马林模型中仅减轻早期急性相疼痛，对晚期相无影响。在单碘乙酸（MIA）诱导骨关节炎模型中无效。表明其作用选择性针对神经病理性而非炎性疼痛。
4.3 LAT8881不降低生理性伤害感受功能：在正常大鼠的甩尾试验中，LAT8881（10 mg/kg口服）对热伤害感受阈值无显著影响，说明不干扰基础痛觉。
4.4 LAT8881抑制神经病理性模型中源于背根神经节（DRG）的异位放电：在CCI模型在体电生理记录中，LAT8881（1 mg/kg静脉注射）对神经瘤起源的异位放电无影响，但显著抑制DRG起源的异位放电（40分钟时降至基线的69.4%），且与利多卡因效果相似。
4.5 LAT8881抑制脊髓背角广动力范围（WDR）神经元自发活动及wind-up：在CCI模型WDR神经元记录中，LAT8881显著降低自发活动频率（20分钟时降至基线的73.4%），并明显抑制wind-up（从32.8 spikes降至5.6 spikes），但对后放电无显著影响。
4.6 LAT8881通过激活静息膜电导抑制背角神经元活动：在SNL模型脊髓切片全细胞记录中，LAT8881（10 nM-10 μM）浓度依赖性地诱导膜电位超极化（平均13.7 mV）、降低输入电阻（降至对照的49.4%），电压-电流关系显示逆转电位约-83 mV，提示激活钾电导。
4.7 LAT8881抑制兴奋性背根传入介导的突触传递并增强抑制性传递：使用特制的油脂间隙装置，LAT8881仅作用于脊髓切片侧（而非DRG/背根侧）时诱导膜超极化和输入电阻下降；背根传入刺激诱发的兴奋性突触后电位（EPSP）幅度在LAT8881作用于DRG/根侧时被显著抑制（从14.3 mV降至6.4 mV）。
4.8 鉴定LAT8881的分子靶点并验证LanCL1：光亲和探针LAT9991F-PAL在脊髓微粒体中拉下LanCL1（37 kDa条带），经质谱和Western blot确认。在SNL模型中，DRG内注射LanCL1 siRNA完全阻断LAT8881的抗痛觉超敏效果，而对照siRNA或LanCL2 siRNA无此作用，验证LanCL1为特异性靶点。
4.9 LanCL1在背根神经节卫星胶质细胞中表达：免疫组化显示，在神经病理性模型DRG中，LanCL1与卫星胶质细胞（SGC）标志物谷氨酰胺合成酶（GS）及GFAP共定位，而在炎性模型和正常大鼠中主要位于神经元胞浆。
4.10 神经病理性超敏状态下DRG中小-中直径神经元胞浆LanCL1表达减少：定量分析表明，神经病理性DRG中神经元胞浆LanCL1阳性比例从正常的16.9%降至3.6%，且在IB4阳性非肽能C纤维、TRPV1阳性、CGRP阳性神经元中显著降低，而NF200阳性大直径神经元表达本已很低，无显著变化。
4.11 LanCL1在进入浅层背角的传入终末中表达：在CCI模型脊髓白质和背角浅层（I-II层）检测到LanCL1阳性纤维，与IB4染色部分重叠，提示位于非髓鞘C纤维终末。
讨论与结论：本研究首次揭示LanCL1在神经病理性超敏中的关键作用。研究人员通过光亲和标记和siRNA敲低确认LanCL1作为LAT8881的分子靶点。行为学和电生理数据表明LAT8881选择性抑制神经病理性而非炎性或生理性疼痛，作用位点包括DRG的卫星胶质细胞（活化后LanCL1上调）以及脊髓背角初级传入终末。LAT8881通过激活钾电导抑制神经元兴奋性并抑制兴奋性突触传递。结合LanCL1已知的活性氧（ROS）清除功能和Akt信号激活，推测可能通过抗氧化和调节P13K/Akt或AMPK通路发挥镇痛作用。研究结论：LanCL1是神经病理性疼痛的新靶点，调节其活性可能为治疗多种形式神经病理性疼痛提供新策略。
