香港中文大学刘晓东团队揭示小胶质细胞吞噬甘氨酸能突触诱发疼痛的分子机制

神经损伤抑制抑制性突触传递功能引起脊髓背角兴奋性/抑制性平衡，增强疼痛信号对伤害性刺激的反应。蛋白激酶Cγ（PKCγ）阳性兴奋性中间神经元位于脊髓背角的II/III层，主要接受甘氨酸能输入，传输感觉信息。激活PKCγ神经元可诱发机械性异常疼痛。生理情况下，Aβ纤维向抑制性神经元发送输出信号，抑制PKCγ+中间神经元激活。在脊髓中，甘氨酸和γ-氨基丁酸作为抑制性神经递质，对维持脊髓抑制功能起着至关重要的作用。

2025年6月18日香港中文大学刘晓东团队在Science Translational Medicine杂志发表文章揭示小胶质细胞吞噬甘氨酸能突触去抑制PKCγ+中间神经元介导疼痛过敏的分子机制。

坐骨神经损伤第3天脊髓背角区域PKCγ+中间神经元激活，小胶质细胞数量显著增加，并可持续2周，小胶质细胞溶酶体蛋白CD68表达升高，吞噬突触小体的数量显著增多。免疫荧光结果发现坐骨神经损伤后脊髓背角区域抑制性突触蛋白荧光信号减弱，兴奋性突触蛋白荧光信号并未出现类似变化。进一步免疫荧光实验发现坐骨神经损伤2周后脊髓背角区域表达在PKCγ+中间神经元的抑制性甘氨酸能突触末端数量显著减少，小胶质细胞吞噬甘氨酸能突触增多。

研究人员利用集落刺激因子受体1抑制剂PLX3397清除小胶质细胞后可显著减少神经损伤引起的小胶质细胞激活，减少甘氨酸能突触末端的丢失，改善痛觉异常。神经损伤引起脊髓背角PKCγ+中间神经元甘氨酸能抑制性突触后电流降低，PKCγ+中间神经元兴奋性增强，清除小胶质细胞后可显著改善上述障碍。米诺环素抑制小胶质细胞激活也能明显改善神经损伤诱发的疼痛。光激活Aβ纤维末端可激活PKCγ+中间神经元，并加重神经损伤诱发的疼痛作用，清除小胶质细胞后可显著阻断这种作用。

图1、坐骨神经损伤促进小胶质细胞吞噬甘氨酸能突触

补体信号可作为 “eat me”信号促进小胶质细胞吞噬突触。研究人员通过免疫荧光实验发现神经损伤后脊髓背角区域补体C1q和甘氨酸能突触末端共定位的数量增多，小胶质细胞吞噬C1q阳性甘氨酸能突触末端数量也增多。接受C1q中和抗体处理后可显著改善神经损伤诱发的甘氨酸能突触数量减少、甘氨酸能抑制性突触后电流降低、PKCγ中间神经元激活，并发挥缓解疼痛的作用。

为进一步探究小胶质细胞在神经损伤PKCγ+中间神经元去抑制作用的分子机制，研究人员对不同时间点神经损伤的脊髓背角小胶质细胞进行单细胞测序，根据其转录特征分为16个亚簇，其中MG1 和 MG3仅在损伤后第7天出现，并持续到第2周。MG1亚群的特征表现为稳态基因和增殖相关基因的低表达，MG3亚群富集表达突触修剪相关基因（Apoe, Abca1和Abcg1）。神经损伤后第7天、14天脊髓背角Apoe表达增多，Apoe阳性小胶质细胞数量显著增多。荧光实验发现与Apoe阴性小胶质细胞相比，Apoe阳性小胶质细胞吞噬更多甘氨酸能抑制性突触。然而，敲除Apoe后脊髓背角小胶质细胞形态仍表现出激活态，表明Apoe并不是活化小胶质细胞的标志物。

ApoE是肝X受体（LXR）的下游转录靶标。离体细胞实验发现LXR激动剂可促进小胶质细胞表达Apoe, Abca1和Abcg1，C1q。敲低小胶质细胞Apoe可阻断LXR激动剂引起的小胶质细胞吞噬功能增强，降低C1q的表达。另一方面，敲低小胶质细胞Apoe后可减弱神经损伤引起的甘氨酸能抑制性突触丢失，PKCγ+中间神经元的激活，缓解机械性超敏反应。LXR拮抗剂可减少神经损伤引起的小胶质细胞C1q表达，这些结果表明LXR-ApoE信号轴调控小胶质细胞C1q的表达。

图3、LXR-ApoE信号轴调控小胶质细胞C1q的表达

总结：

本文揭示神经损伤后脊髓背角ApoE表达增多，促进小胶质细胞表达C1q信号，吞噬更多的甘氨酸能抑制性突触，去抑制PKCγ+中间神经元，促进其激活，引起机械性痛觉反应。

创作声明：本文是在原英文文献基础上进行解读，存在观点偏向性，仅作分享，请参考原文深入学习。