Nature：神经痛为何反复发作？杜克大学纪如荣团队揭示卫星胶质细胞线粒体转移保护机制

神经痛，其实是“神经没电了”！糖尿病、化疗等损伤会让感觉神经元的“电池”（线粒体）罢工，导致慢性疼痛和麻木。

基于此，2026年1月7日，杜克大学纪如荣教授研究团队在《Nature》杂志发表了“Mitochondrial transfer from glia to neurons protects against peripheral neuropathy”揭示了胶质细胞向神经元的线粒体转移可保护机体免受周围神经病变的损害。

背根神经节（DRG）中的卫星胶质细胞（SGCs）像“后勤卫士”一样包裹并支持感觉神经元。本研究发现，它们能通过一种名为隧道纳米管的细长通道，把健康的线粒体“快递”给神经元，这一过程依赖于胶质细胞中高表达的蛋白MYO10。在小鼠和人类DRG中都观察到了这种纳米管结构。如果阻断线粒体转移，神经元会退化并引发神经病理性疼痛；而在糖尿病患者中，SGCs的MYO10减少，线粒体“快递”能力下降，可能正是小纤维神经病变的原因之一。更令人振奋的是：将健康的人源SGCs移植到小鼠体内，能通过MYO10依赖的方式保护神经、缓解病变。这项研究首次揭示了外周胶质细胞通过线粒体输送维持神经健康的关键作用，为治疗糖尿病神经痛等疾病提供了全新思路。

图一 胶质细胞通过纳米管为神经元“充电”

研究人员发现，包裹感觉神经元的卫星胶质细胞（SGCs）能通过细长的“纳米桥”隧道纳米管（TNTs）将线粒体“输送”给神经元，为其提供能量支持。

在培养实验中，83%的DRG神经元接收了来自SGCs的线粒体，但只有约三成能观察到明显的TNT结构，这是因为这些纳米管是瞬时存在的，常在几十分钟内消失。线粒体转移依赖神经元活动且通过三种途径协同完成：TNT直接传递、内吞作用和缝隙连接。

在离体DRG组织中也观察到同样的线粒体转移，而化疗药物紫杉醇会破坏TNT结构、减少其数量，并导致线粒体碎片化，提示这种支持机制在神经病变中受损。

扫描电镜和透射电镜进一步在小鼠和人类DRG中证实：SGCs与神经元之间确实存在含线粒体的TNT样超微结构。

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结果揭示了SGCs不仅是“包裹者”，更是神经元的“能量补给站”，其线粒体输送功能一旦受损，可能促成神经退行和疼痛。

图二 SGC线粒体“精准投送”守护感觉神经元

研究证实，卫星胶质细胞（SGCs）在活体小鼠中能将线粒体定向输送给DRG感觉神经元，这一过程随时间增强（第10天转移比例远高于第5天），且依赖神经元活动和TNT与内吞作用。

在神经损伤（如SNI）后，线粒体转移显著增加并沿轴突运输；若用局麻药阻断神经活动，转移即被抑制，说明转移由神经元“需求”驱动，而非被动发生。

有趣的是，接收线粒体的主要是中大型神经元，而疼痛相关的小型高活性神经元几乎不接收，可能因此更易受损，这或解释为何糖尿病等疾病中小纤维神经优先退化。

此外，该转移具有单向性（仅SGC→神经元）、特异性（星形胶质细胞、巨噬细胞不参与），且在炎症疼痛中不受影响，但在糖尿病模型中受损。

SGCs通过“按需供能”保护特定神经元，是维持外周神经健康的重要机制，其功能障碍可能促成神经病理性疼痛，为治疗提供了新靶点。

图三 DRG卫星胶质细胞中的MYO10调控隧道纳米管形成、线粒体转移、轴突退变及小鼠疼痛

研究发现，SGCs通过TNT的细长通道将健康线粒体“输送”给感觉神经元，以维持其功能和存活。这一过程依赖于SGC中高表达的蛋白MYO10，它定位于TNT中，驱动其形成。

敲低或部分缺失MYO10会显著减少TNT数量，削弱线粒体转移，导致小鼠出现机械和热痛敏感并伴随SGC与神经元间隙增宽、轴突退化。

化疗药物紫杉醇（PTX）会损伤SGC的线粒体功能，使其无法有效支援神经元，进而引发活性氧升高、神经元过度兴奋和轴突退变，这正是化疗性周围神经病变（CIPN）的关键机制。而阻断TNT（如用CytoB）会消除SGC的保护作用并直接诱发痛敏和神经纤维丢失。

更重要的是，健康SGCs移植后能通过TNT将线粒体送入神经元并沿轴突运输，但PTX处理过的SGCs则失去这一能力。

综上，MYO10介导的TNT线粒体转移是SGC守护感觉神经元的核心机制，其受损可导致神经退行和慢性疼痛，为CIPN和糖尿病神经病变提供了全新治疗靶点。

图四 健康线粒体移植可缓解神经病理性疼痛

研究人员发现，将健康的卫星胶质细胞（SGCs）移植到糖尿病或化疗神经痛小鼠的DRG中能显著缓解疼痛，但前提是这些SGCs表达关键蛋白MYO10。若用siRNA敲低MYO10，或使用MYO10杂合缺失小鼠的SGCs，镇痛效果就完全消失，说明MYO10依赖的线粒体转移是起效核心。

更进一步，直接注射健康线粒体也能镇痛！这些外源线粒体通过内吞（而非TNT）被神经元摄取，而功能受损的线粒体则无效。在紫杉醇（PTX）或db/db糖尿病小鼠中，只有来自非糖尿病供体的健康线粒体能持续缓解疼痛，并促进表皮神经纤维再生；糖尿病来源的线粒体仅短暂起效。

此外，接受健康线粒体的小鼠在“位置偏爱”实验中明显偏好治疗侧，表明其具有真实的镇痛获益。

总之，SGC来源的功能性线粒体是一种潜在的“生物药物”，可通过细胞移植或直接递送方式，靶向修复感觉神经元能量缺陷，为化疗性或糖尿病性神经痛提供全新、无成瘾风险的治疗策略。

总结

本研究揭示SGCs可通过MYO10依赖的隧道纳米管，将功能性线粒体转移给感觉神经元，从而抵抗神经退行和神经病理性疼痛。该机制在小鼠和人类DRG中均存在且跨物种线粒体移植有效，为糖尿病性或化疗性小纤维神经病变提供了全新治疗思路：无论是通过SGC过继移植，还是直接递送健康线粒体，均有望成为靶向线粒体功能障碍的精准镇痛新策略。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09896-x

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