慢性截肢后疼痛（Chronic postamputation pain, CPAP）給截肢患者帶來了巨大的痛苦，但其機制尚不明確，且無有效的治療藥物。研究團(tuán)隊之前的臨床研究發(fā)現(xiàn)手術(shù)切除或射頻毀損截肢殘端的神經(jīng)瘤能有效緩解患者的CPAP，表明神經(jīng)瘤對CPAP的形成有關(guān)鍵作用。然而，神經(jīng)瘤參與和調(diào)節(jié)CPAP形成的機制仍然是一個謎。

Neuroscience Bulletin在2023年第2期以封面文章發(fā)表了來自上海交通大學(xué)附屬第六醫(yī)院杜冬萍教授和復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院韓清見研究員研究團(tuán)隊題為 “Mechanosensitive Ion Channel TMEM63A Gangs Up with Local Macrophages to Modulate Chronic Post-amputation Pain” 的研究論文。該研究證實機械敏感離子通道TMEM63A與巨噬細(xì)胞協(xié)同作用，參與慢性截肢后疼痛的發(fā)生和發(fā)展。

首先，研究人員發(fā)現(xiàn)相較急性截肢患者的神經(jīng)組織，截肢患者神經(jīng)瘤中機械敏感離子通道TMEM63A的表達(dá)水平顯著升高，提示該分子可能參與CPAP的形成。接著，研究人員通過構(gòu)建模擬截肢疼痛的小鼠脛神經(jīng)瘤轉(zhuǎn)移模型（Tibial nerve transfer, TNT），發(fā)現(xiàn)Tmem63a主要表達(dá)在IB4+的背根神經(jīng)節(jié)（Dorsal root ganglion, DRG）神經(jīng)元上（圖1），而IB4+神經(jīng)元與機械痛的產(chǎn)生密切相關(guān)，提示TMEM63A可能參與CPAP的形成。

圖1 DRG中表達(dá)Tmem63a的神經(jīng)元中有75.6% ± 2.4%可以被IB4+非肽能神經(jīng)元標(biāo)記，同時95.7% ± 1.7%的IB4+?肽能神經(jīng)元表達(dá) Tmem63a。

研究人員運用多種行為學(xué)檢測，證實TNT小鼠模型側(cè)的足底和外踝可分別模擬幻肢痛和殘肢痛，并且小鼠在TNT術(shù)后第3天開始出現(xiàn)機械痛敏，這種劇烈的疼痛可以持續(xù)14天甚至更長時間。同時，TNT小鼠也出現(xiàn)了異常冷痛敏和熱痛敏現(xiàn)象。通過收集小鼠建模后第3天、第7天和第14天的DRG，研究人員檢測到其中的Tmem63a mRNA水平隨建模時間呈逐漸升高趨勢，但在紫杉醇誘發(fā)的化療痛模型中，小鼠DRG中的Tmem63a mRNA水平并沒有這種變化。這些數(shù)據(jù)提示TMEM63A對CPAP的發(fā)生有重要作用，且其功能可能具疼痛類型特異性。

為更進(jìn)一步研究TMEM63A在CPAP中的作用，研究人員構(gòu)建了Tmem63a 全身敲除小鼠（Tmem63a-/-）。行為學(xué)檢測結(jié)果顯示，Tmem63a-/-小鼠在生理條件下的深度壓痛、冷痛、熱痛和觸覺的感知均未受到影響，說明敲除Tmem63a不影響小鼠生理條件下的疼痛感覺和溫度感知。然而，在TNT小鼠模型中，Tmem63a-/-小鼠的幻肢痛和殘肢痛在TNT第3至第14天均有顯著改善，但其熱痛敏和異常冷痛并沒有改善。這些數(shù)據(jù)表明TMEM63A參與了慢性截肢后疼痛的形成，并特異地與機械痛敏相關(guān)。

研究人員發(fā)現(xiàn)TNT術(shù)后小鼠DRG中的巨噬細(xì)胞數(shù)目會持續(xù)增加，這種情況至少可以維持到術(shù)后第14天。此時，巨噬細(xì)胞的數(shù)目會增加到正常小鼠的2倍左右。同時，研究人員還發(fā)現(xiàn)在TNT手術(shù)第14天，小鼠脛神經(jīng)斷端處會形成類似神經(jīng)瘤的組織。利用免疫組化方法可以檢測到這其中也存在大量巨噬細(xì)胞的浸潤，并且這種巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)出被顯著激活的形態(tài)。伴隨被激活的巨噬細(xì)胞浸潤，促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6的釋放也顯著增加。然而，在Tmem63a-/-小鼠中，巨噬細(xì)胞的浸潤顯著減少，不僅激活被抑制，促炎因子L-1β和TNF-α的表達(dá)水平也顯著低于Wt小鼠。這些數(shù)據(jù)表明TMEM63A對DRG中巨噬細(xì)胞的浸潤及促炎因子的釋放起重要的調(diào)節(jié)作用。

圖2 TNT手術(shù)后DRG中有強巨噬細(xì)胞（綠色熒光）浸潤，而且巨噬細(xì)胞的形態(tài)也發(fā)生了變化，與野生型小鼠相比，TNT小鼠巨噬細(xì)胞的大小和極化增加，表明巨噬細(xì)胞在CPAP狀態(tài)下被激活。DRG中的巨噬細(xì)胞密度從術(shù)后3天開始持續(xù)增加（11.50 ± 0.60/104 μm2），在第7天達(dá)到峰值（14.74 ± 1.22/104 μm2），并維持到術(shù)后第14天（13.09 ± 0.59/104 μm2）。同時，自第三天起，構(gòu)成DRG的巨噬細(xì)胞陽性區(qū)域的百分比增加，并至少維持到第14天。TMEM63A-/-小鼠DRG中巨噬細(xì)胞的浸潤顯著減少。

既然TMEM63A對DRG中巨噬細(xì)胞的浸潤起重要作用，那么巨噬細(xì)胞是否會影響TMEM63A發(fā)揮作用呢？因此，研究人員通過鞘內(nèi)注射氯膦酸鹽脂質(zhì)體的方法清除DRG中的巨噬細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，在小鼠TNT術(shù)后第5天和第14天鞘內(nèi)注射氯膦酸鹽脂質(zhì)體均能有效清除巨噬細(xì)胞，并且這些小鼠的幻肢痛和殘肢痛均顯著改善。更有趣的是，當(dāng)Wt小鼠DRG中的巨噬細(xì)胞被清除后，TMEM63A在DRG中的表達(dá)也顯著降低。這些數(shù)據(jù)表明巨噬細(xì)胞浸潤對TMEM63A的表達(dá)有重要的調(diào)節(jié)作用，兩者在TNT小鼠模型中相互促進(jìn)，協(xié)同參與CPAP的形成。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)在模擬截肢疼痛的小鼠TNT模型中，DRG神經(jīng)元中的 TMEM63A表達(dá)增加，同時大量巨噬細(xì)胞浸潤到DRG并釋放IL-1β等促炎細(xì)胞因子，TMEM63A和巨噬細(xì)胞相互促進(jìn)，形成惡性循環(huán)，協(xié)同參與CPAP的發(fā)生。本研究為進(jìn)一步理解CPAP的機制和尋找治療CPAP的潛在靶點提供了積極的線索。

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Pu S, Wu Y, Tong F, Du WJ, Liu S, Yang H, et al. Mechanosensitive ion channel TMEM63A gangs up with local macrophages to modulate chronic post-amputation pain. Neurosci Bull 2023, 39: 177–193.

https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-022-00910-0

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