Aβ低阈值机械感受器的外周再生尽管再生转录通路激活但仍然有限

《Journal of Physiology》：Peripheral regeneration of Aβ low-threshold mechanoreceptors is limited despite activation of regenerative transcriptional pathways

　　

外周神经元在神经损伤后可以再生，但功能性恢复通常因非特异性或不完全的靶向重支配而不完全。在感觉神经元亚型中，A_β低阈值机械感受器（A_β-LTMRs）介导辨别性触觉，这是一种在神经损伤后常不能完全恢复的感觉模态。然而，控制A_β-LTMR再生的机制在很大程度上仍未被探索。在此，研究人员描述了神经损伤后A_β-LTMR再生的解剖学和转录特征。研究人员使用Calb1-Cre/tdTomato报告小鼠评估了坐骨神经挤压后的轴突再生程度以及股神经横断后的优先再生。在两种模型中，再生都不完全，未能达到对照值。此外，A_β-LTMRs显示出对皮肤通路而非肌肉通路的温和但显著的优先再生。为了定义这种反应背后的分子程序，研究人员在神经挤压后7天从Calb1-Cre/Ribotag小鼠中进行了核糖体结合RNA测序（ribosome-bound RNA sequencing）。A_β-LTMRs上调了典型的再生相关基因（regeneration-associated genes, RAGs），包括Atf3、Sprr1a、Gal和Gap43。与已发表的其他感觉神经元群体的RNA测序（RNA-seq）数据集比较显示只有适度的重叠，表明神经元之间共享的核心损伤反应伴随着一个神经元亚型特异性程序。总之，这些发现定义了A_β-LTMR在解剖学和转录组学水平上的再生特征，揭示了尽管经典再生相关基因强烈激活，但该神经元亚群再生能力有限。

外周神经损伤后，感觉和运动功能常因轴突再生不完全或靶向重支配错误而恢复不佳。不同神经元亚型再生能力差异显著，A_β低阈值机械感受器（A_β-LTMRs）负责精细触觉，但损伤后该功能恢复尤其困难，其再生机制尚不清楚。为解析这一问题，研究人员利用Calb1-Cre/tdTomato和Calb1-Cre/Ribotag转基因小鼠模型，结合解剖学与转录组学方法，系统研究了A_β-LTMRs的再生特性。研究发现，坐骨神经挤压和股神经横断后，A_β-LTMRs再生不完全，且表现出对皮肤通路而非肌肉通路的优先再生。尽管再生能力有限，该亚群仍显著上调了经典再生相关基因（如Atf3、Sprr1a、Gap43），但与其他感觉神经元群体的转录组比较显示，损伤反应包含亚型特异性成分。该研究发表于《Journal of Physiology》，揭示了A_β-LTMRs再生受限的分子基础，提示仅激活经典再生相关基因不足以驱动有效再生，为开发促进精细触觉恢复的靶向策略提供了关键依据。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：使用Calb1-Cre/tdTomato报告小鼠进行坐骨神经挤压和股神经横断的神经损伤模型，通过逆行示踪（Fluorogold和True Blue）标记再生轴突并量化靶向偏好；利用Calb1-Cre/Ribotag小鼠进行核糖体亲和纯化（RiboTag），结合RNA测序（RNA-seq）分析A_β-LTMRs在损伤后7天的翻译组（translatome）变化；通过免疫荧光验证细胞类型特异性和ATF3表达；采用基因集富集分析（GSEA）和KEGG通路分析比较不同亚型的转录反应。样本来源为成年（8–12周龄）Calb1-Cre/tdT和Calb1-Cre/Ribotag小鼠，雌雄兼用，腰椎DRG（L3-L5）用于测序。

**Calb1-Cre/tdT小鼠优先标记低阈值机械感受器**
通过DRG免疫荧光染色，发现Calb1-Cre/tdT小鼠标记两类神经元：大型神经元（直径>25 μm）共表达Calb1（85.84%）和神经丝重链（NFH，85.58%），部分表达小清蛋白（Pvalb，41.03%），符合A_β-LTMR特征；小型神经元（<25 μm）主要表达Calb1（89.59%）但仅6.54%为NFH⁺，不表达伤害性标记物IB4或CGRP。皮肤中tdTomato⁺轴突分布于毛囊感受器，证实其为皮肤传入纤维。

**A_β-LTMRs优先再生至皮肤靶向**
股神经横断后8周，逆行示踪显示Calb1⁺神经元再生至皮肤分支的比例（59.96%）显著高于肌肉分支（P=0.039），尽管1周时无差异。多数动物（6/8）表现出皮肤偏好，表明再生具有靶向选择性。

**Calb1⁺神经元再生能力有限**
坐骨神经挤压后7天，仅29.61%和5.98%的轴突分别到达伤后12 mm和17 mm处；9天时升至59.47%和51.60%，但均未达到对照水平，且17 mm处再生呈现平台期。与之前发表的数据比较，Calb1⁺神经元再生显著低于伤害性感受器和运动神经元，与本体感受器相当。股神经横断后，仅23.02%（1周）和38.69%（8周）的神经元再生至远端分支，证实再生不完全。

**A_β-LTMRs激活再生转录程序**
RiboTag RNA-seq显示，损伤后7天Calb1⁺神经元中1941个基因差异表达。经典再生相关基因（RAGs）如Sprr1a、Atf3、Gap43、Tubb2b显著上调。通路分析富集到轴突导向、轴突发生和细胞突起组织调控等过程。部分基因（如Dop1a、Piezo1）在Calb1⁺神经元中的表达变化与全DRG输入样本不同，提示亚型特异性反应。

**不同外周神经元亚型的转录反应差异**
将Calb1⁺神经元损伤后的差异表达基因（log2FC）与之前发表的本体感受器、伤害性感受器、A高阈值机械感受器富集群体和运动神经元的数据进行相关性分析，发现相关性中等，其中与本体感受器相关性最高。基因集富集分析（GSEA）证实，所有亚型均显著激活经典RAGs，但Calb1⁺神经元RAG激活程度并不低于再生更快的伤害性感受器，表明RAG激活不足以解释再生能力差异。

**讨论与结论**
研究证实Calb1-Cre小鼠标记了两个皮肤神经元群体（大型A_β-LTMR和少量小型Rxfp1⁺神经元），这可能是由于成年小鼠诱导Cre表达与以往胚胎期诱导的差异。A_β-LTMRs优先再生至皮肤通路，类似于运动神经元优先再生至肌肉，推测与去神经支配的施万细胞分泌的趋化因子差异有关。尽管该亚型再生受限，但经典RAGs（如Gap43、Sprr1a、Atf3）显著激活，且与其他亚型激活程度相似，提示再生速度差异可能源于尚未明确的RAGs或翻译后修饰。此外，Sting1在A_β-LTMRs和本体感受器中特异性上调，可能通过铁死亡抑制再生，值得进一步研究。研究结论：A_β-LTMRs在解剖学和转录组学水平上表现出有限的再生能力，尽管经典再生相关基因强烈激活，但这一亚型特异性损伤反应和再生受限的模式为理解神经元亚型间再生异质性提供了新见解。