期刊：The journal of headache and pain
影響因子：7.9
通訊單位：鄭州大學第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科
通訊作者：李玉生教授
伯豪技術(shù)服務+產(chǎn)品：snRNA-seq、伯優(yōu)^®細胞核分離試劑盒

導語
慢性偏頭痛是一種具有復雜發(fā)病機制的致殘性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，全球約15%人群受其困擾，部分患者會逐漸進展為慢性病程，嚴重降低生活質(zhì)量并帶來沉重的社會經(jīng)濟負擔。三叉尾核（TNC）作為偏頭痛發(fā)病中傷害性信號傳遞的關(guān)鍵中繼站，在中樞敏化過程中發(fā)揮核心作用，但其背后具體的細胞和分子調(diào)控機制仍未明確。2025年，李玉生教授等團隊在《The Journal of Headache and Pain》發(fā)表研究，借助單核RNA測序（snRNA-seq）對硝酸甘油（NTG）誘導的慢性偏頭痛小鼠模型TNC組織展開研究，首次發(fā)現(xiàn)一類高表達Nox4的GABA能神經(jīng)元亞群（GABA_Nox4），并揭示其在模型中存在選擇性丟失與轉(zhuǎn)錄重編程的特性，為解析慢性偏頭痛病理機制和開發(fā)靶向療法提供了關(guān)鍵新方向。

科學問題
TNC區(qū)域的神經(jīng)元群體在慢性偏頭痛狀態(tài)下會發(fā)生怎樣的細胞組成與轉(zhuǎn)錄組變化；是否存在特異性的神經(jīng)元亞群參與偏頭痛病理進程；該亞群的細胞豐度、轉(zhuǎn)錄狀態(tài)及細胞間通訊模式會發(fā)生何種改變；其變化又如何介導慢性偏頭痛的中樞敏化與痛覺敏化表型。

主要技術(shù)
snRNA-seq、伯優(yōu)^®細胞核分離試劑盒
（技術(shù)服務+產(chǎn)品由伯豪生物提供）

研究結(jié)果
1. NTG成功誘導小鼠慢性機械痛敏與TNC神經(jīng)元激活
研究人員以8周齡雄性C57BL/6J小鼠為實驗對象，通過每隔一天腹腔注射NTG（10mg/kg）、連續(xù)9天共注射5次的方式構(gòu)建慢性偏頭痛模型，對照組注射等量生理鹽水（Fig 1A）。行為學檢測顯示，NTG處理組小鼠的眶周和后爪基礎(chǔ)機械痛閾值隨給藥進程呈進行性下降，且給藥后痛閾值也持續(xù)低于對照組，表現(xiàn)出顯著的慢性機械痛敏（Fig 1B-E）；組織學染色進一步驗證，NTG組小鼠TNC區(qū)域降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）免疫熒光強度顯著升高、c-Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量明顯增多，證實TNC神經(jīng)元發(fā)生異常激活，成功建立穩(wěn)定的慢性偏頭痛模型（Fig 1F-I）。 
 

Fig 1

2. TNC組織存在7大細胞類型且神經(jīng)元為偏頭痛相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序核心載體
對模型組與對照組小鼠TNC組織進行snRNA-seq測序分析，經(jīng)嚴格質(zhì)控后共獲得84119個高質(zhì)量細胞核，根據(jù)marker基因?qū)⑵渥⑨尀樯窠?jīng)元、少突膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)前體細胞（OPCs）、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞7大細胞類型，其中神經(jīng)元占比54.1%、少突膠質(zhì)細胞占比34.7%，為TNC主要細胞群體（Fig 2A-C）�；�于Enrichr數(shù)據(jù)庫篩選的偏頭痛相關(guān)基因集計算的“偏頭痛評分”顯示，神經(jīng)元群體的評分顯著高于其他細胞類型，提示神經(jīng)元是TNC區(qū)域中偏頭痛相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序的核心細胞載體（Fig 2E）。 

Fig 2

3. NTG模型中GABA_Nox4神經(jīng)元亞群存在選擇性丟失
為挖掘TNC神經(jīng)元的異質(zhì)性，研究人員對神經(jīng)元群體進行二次細分群，共得到15個亞群，且可依據(jù)標記基因明確GABA（Slc32a1+）、谷氨酸（Slc17a6+）、膽堿（Chat+）等主要神經(jīng)元譜系（Fig 3A-B）。對比各組神經(jīng)元亞群占比發(fā)現(xiàn)，多數(shù)亞群豐度無顯著變化，但GABA_Nox4亞群在NTG處理組中占比顯著降低（p=0.018）（Fig 3D）；免疫熒光染色實驗也證實，NTG組TNC區(qū)域Nox4+/NeuN+雙陽性神經(jīng)元比例較對照組明顯下降，說明GABA_Nox4是慢性偏頭痛狀態(tài)下TNC區(qū)域特異性受損的抑制性神經(jīng)元亞群，其丟失可能打破TNC內(nèi)興奮-抑制平衡，進而誘發(fā)痛覺敏化（Fig 3E-F）。 

Fig 3

4. GABA_Nox4神經(jīng)元富集偏頭痛相關(guān)基因模塊
通過hdWGCNA對神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行分析，共識別出8個基因共表達模塊（Fig 4A）。其中Module 2在GABA_Nox4神經(jīng)元中高度富集，其特征基因包括Kcna1、Esrrg、Myo16及Nefh等（Fig 4B-C）。富集分析顯示，Module 2與偏頭痛先兆、抑郁癥、焦慮癥等疾病顯著相關(guān)，且該模塊的核心樞紐基因為Kcna1和Esrrg，二者功能異常可能進一步加劇GABA_Nox4神經(jīng)元的功能缺陷（Fig 4D、F）；將Module 2特征基因的基因評分投射至神經(jīng)元UMAP圖譜，發(fā)現(xiàn)其在GABA_Nox4神經(jīng)元群體的特異性富集（Fig 4E）。 

Fig 4

5. GABA_Nox4神經(jīng)元存在偏頭痛相關(guān)的晚期轉(zhuǎn)錄程序
研究人員對神經(jīng)元進行擬時序軌跡重建，結(jié)果顯示GABA_Nox4神經(jīng)元可沿連續(xù)軌跡分化為3個狀態(tài)，且GABA_Nox4神經(jīng)元位于軌跡末端分支，會進一步分化為C1和C4兩個轉(zhuǎn)錄狀態(tài)（Fig 5A）。對擬時序相關(guān)基因進行聚類，共得到5個基因模塊，其中C1模塊基因在擬時序后期表達水平顯著升高（Fig 5B-C）。通過DisGeNET數(shù)據(jù)庫對C1模塊基因進行富集分析，發(fā)現(xiàn)其僅富集到偏頭痛相關(guān)疾病條目，提示C1模塊是GABA_Nox4神經(jīng)元在慢性偏頭痛狀態(tài)下特有的疾病相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序，該模塊中Kcnb2等基因的上調(diào)可能削弱神經(jīng)元抑制功能，推動中樞敏化進程（Fig 5D）。

Fig 5

6. NTG模型中GABA_Nox4神經(jīng)元的細胞間通訊網(wǎng)絡發(fā)生重構(gòu)
借助CellChat工具分析TNC各細胞類群的通訊模式，對比NTG組與對照組發(fā)現(xiàn)，NTG組中GABA_Nox4神經(jīng)元與星形膠質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞、OPCs的通訊次數(shù)和通訊強度顯著增強，且整體表現(xiàn)為更強的向外通訊能力（Fig 6A-B）。通路層面分析顯示，NTG組中GABA_Nox4神經(jīng)元特異性富集Agrn-Dag1、Ncam1-Ncam2、Ncam1-L1cam等配體-受體通訊對，而對照組中特有的Pdgfa-Pdgfra/Pdgfrb等營養(yǎng)性通訊通路則顯著減弱，這種通訊網(wǎng)絡的重構(gòu)表明GABA_Nox4神經(jīng)元的微環(huán)境交互發(fā)生病理改變，可能進一步加劇其功能損傷（Fig 6C-E）。

Fig 6 

總結(jié)
本研究通過snRNA-seq技術(shù)、利用hdWGCNA、擬時序軌跡分析及細胞通訊分析出一類此前未被報道的GABA_Nox4神經(jīng)元亞群。研究證實，該亞群在模型中存在顯著的選擇性丟失，同時伴隨偏頭痛相關(guān)基因模塊的富集及特異性晚期轉(zhuǎn)錄程序的激活，且其與星形膠質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞等細胞的通訊網(wǎng)絡發(fā)生病理重構(gòu)。這些變化共同打破了TNC區(qū)域的興奮-抑制平衡，介導了中樞敏化與痛覺敏化的發(fā)生，表明GABA_Nox4神經(jīng)元是慢性偏頭痛病理進程中的關(guān)鍵脆弱性抑制性神經(jīng)元群體。該研究不僅細化了慢性偏頭痛的細胞分子機制，還將GABA_Nox4神經(jīng)元及其核心調(diào)控基因、通訊通路列為潛在治療靶點，為慢性偏頭痛的精準靶向治療提供了重要理論支撐與新的干預方向。

參考文獻：
Xu Y, Deng Y, Wu P, Tian M, Liu C, Liu X, Liu D, Guo Y, Wang P, Xu Y, Wang Y, Li Y. Selective loss and transcriptional reprogramming of Nox4+ GABAergic neurons in the trigeminal nucleus caudalis of NTG-induced chronic migraine model. J Headache Pain. 2025 Nov 18;26(1):263. doi: 10.1186/s10194-025-02203-zIF: 7.9 Q1 . PMID: 41254485; PMCID: PMC12625030.

本產(chǎn)品專為從動物組織中分離高純度的單細胞核而設(shè)計。組織通過勻漿、裂解細胞膜等步驟釋放完整細胞核，同時維持核膜穩(wěn)定性及染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，優(yōu)化的密度梯度離心或離心管柱技術(shù)可進一步去除細胞碎片和雜質(zhì)，從而可滿足下游單細胞組學、表觀遺傳學等前沿研究領(lǐng)域?qū)�細胞核的質(zhì)量要求。本產(chǎn)品突破傳統(tǒng)解離法對樣本活性的依賴，廣泛適用于新鮮或新鮮冰凍組織，并兼容微量組織（<10 mg）；全流程操作簡捷，為復雜樣本提供標準化的解決方案。