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慢性神经病理性疼痛是临床难治病症,坐骨神经痛、糖尿病神经痛、创伤后神经痛均属于此类,患者常出现轻微触碰即诱发剧烈灼痛、刺痛,常规抗癫痫、抗抑郁镇痛药物仅能短暂缓解症状,且伴随明显副作用,大量患者无法获得理想长效镇痛效果。
长期以来,科学家对慢性神经痛持续迁延的核心机制存在争议,部分观点认为脊髓抑制性神经元大量丢失是痛觉失控的关键,但始终缺乏高分辨率细胞、空间层面的完整证据支撑。
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2026年7月15日,澳大利亚悉尼大学查尔斯·珀金斯中心、百年研究所G. Gregory Neely教授团队(联合美国德克萨斯大学达拉斯分校Theodore J. Price团队、加文医学研究所等)在《Nature Communications》上发表研究“Spinal signatures of entrenched and treated neuropathic pain in male mice”。
该研究以雄性小鼠保留神经损伤(SNI)神经病理性疼痛模型为对象,发现慢性痛的维持并非源于脊髓抑制性神经元丢失,而是由背角神经元与胶质细胞的突触兴奋性通路广泛上调驱动;证实人脊髓存在同源细胞群,且 GABA 能神经元移植可通过逆转该转录特征实现长效镇痛,为新型镇痛药物开发提供了细胞与分子靶点。
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高分辨率脊髓单核图谱,排除抑制性神经元丢失假说
研究采用单核 RNA 测序(snRNAseq)技术,检测损伤后 28 天(慢性痛阶段)的小鼠腰髓组织。
对比假手术与神经损伤组后发现,慢性痛阶段各类细胞的数量比例无显著差异,也就是说,传统观点认为的抑制性神经元死亡导致痛觉失控并非慢性神经痛维持的原因。进一步分析显示,部分神经元与胶质细胞出现广泛的通路激活,核心集中在突触形成、谷氨酸受体信号、长时程增强等兴奋性相关通路,这类细胞被定义为扰动细胞群。
因此,慢性痛不是抑制性神经元丢失,而是兴奋性通路广泛上调。
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明确背角神经元兴奋性重塑
为明确扰动细胞的空间分布,研究结合空间转录组(Visium)与高分辨率原位空间成像(Xenium)技术,同时检测人脊髓组织。
结果显示,发生转录改变的谷氨酸能神经元主要集中在脊髓背角的浅层与中层,GABA 能神经元与胶质细胞也分布在痛觉处理的关键区域,且该细胞分布模式在人与小鼠间高度保守。
神经损伤后,小鼠背角神经元动作电位发放频率显著升高,内在兴奋性增强;其中 Tac1 阳性的 Glu5 神经元变化最显著,自发兴奋性突触电流幅度明显增加,直接证明突触传递强度升高。
因此,慢性痛状态下,脊髓背角的痛觉传递神经元变得更容易激活、信号传递更强,最终导致痛觉过敏。
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GABA 能细胞移植逆转病理特征,揭示长效镇痛机制
为验证上述通路的治疗价值,研究采用人诱导多能干细胞(iPSC)分化 GABA 能神经元移植的干预方案,将分化得到的抑制性神经元移植到损伤小鼠的脊髓背角。
Von Frey 纤维丝测试显示,移植后小鼠机械痛敏显著缓解,实现长效镇痛。 对移植后脊髓进行单核测序发现,移植细胞在体内保留了 GABA 能分子特征,同时分化出多种细胞亚型。对比损伤组与移植组可见,神经损伤后上调的突触可塑性、兴奋性信号通路在移植后普遍下调,同时全细胞群的 GABA 受体信号通路增强。
因此,补充抑制性神经元不仅直接增强了脊髓的抑制能力,还从转录层面逆转了慢性痛导致的兴奋性重塑,从根源缓解痛觉异常。
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全文总结
本研究通过多组学与功能实验结合的方式,系统绘制了慢性神经病理性疼痛状态下的脊髓细胞转录图谱,澄清了慢性痛维持的核心机制并非抑制性神经元丢失,而是脊髓背角多类细胞的兴奋性突触通路重编程;同时验证了 GABA 能神经元移植的镇痛机制,且相关细胞类群在人类脊髓中保守,为后续精准镇痛靶点开发与细胞治疗优化提供了核心数据支撑。
小编寄语:
本研究鉴定的扰动细胞类群在人与小鼠间保守,可作为新型镇痛药物的精准靶点。
同时研究揭示了 GABA 能神经元移植的镇痛分子机制,为优化细胞治疗方案、开发模拟该效应的小分子药物提供了方向,为难治性神经痛的临床治疗提供了新思路。
https://doi.org/10.1038/s41467-026-74144-3
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