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院神經內科
通訊作者：李玉生教授
伯豪技術服務+產品：snRNA-seq、伯優®細胞核分離試劑盒
導語
慢性偏頭痛是一種具有復雜發病機制的致殘性神經系統疾病，全球約15%人群受其困擾，部分患者會逐漸進展為慢性病程，嚴重降低生活質量并帶來沉重的社會經濟負擔。三叉尾核（TNC）作為偏頭痛發病中傷害性信號傳遞的關鍵中繼站，在中樞敏化過程中發揮核心作用，但其背后具體的細胞和分子調控機制仍未明確。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，首次發現一類高表達Nox4的GABA能神經元亞群（GABA_Nox4），并揭示其在模型中存在選擇性丟失與轉錄重編程的特性，為解析慢性偏頭痛病理機制和開發靶向療法提供了關鍵新方向。
科學問題
TNC區域的神經元群體在慢性偏頭痛狀態下會發生怎樣的細胞組成與轉錄組變化；是否存在特異性的神經元亞群參與偏頭痛病理進程；該亞群的細胞豐度、轉錄狀態及細胞間通訊模式會發生何種改變；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
snRNA-seq、伯優®細胞核分離試劑盒
（技術服務+產品由伯豪生物提供）
研究結果
1. NTG成功誘導小鼠慢性機械痛敏與TNC神經元激活
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9天共注射5次的方式構建慢性偏頭痛模型，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低于對照組，表現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區域降鈣素基因相關肽（CGRP）免疫熒光強度顯著升高、c-Fos陽性神經元數量明顯增多，證實TNC神經元發生異常激活，成功建立穩定的慢性偏頭痛模型（Fig 1F-I）。
Fig 1
2. TNC組織存在7大細胞類型且神經元為偏頭痛相關轉錄程序核心載體
對模型組與對照組小鼠TNC組織進行snRNA-seq測序分析，經嚴格質控后共獲得84119個高質量細胞核，根據marker基因將其注釋為神經元、少突膠質細胞、星形膠質細胞、小膠質細胞、少突膠質前體細胞（OPCs）、成纖維細胞、內皮細胞7大細胞類型，其中神經元占比54.1%、少突膠質細胞占比34.7%，為TNC主要細胞群體（Fig 2A-C）?；贓nrichr數據庫篩選的偏頭痛相關基因集計算的“偏頭痛評分”顯示，神經元群體的評分顯著高于其他細胞類型，提示神經元是TNC區域中偏頭痛相關轉錄程序的核心細胞載體（Fig 2E）。
Fig 2
3. NTG模型中GABA_Nox4神經元亞群存在選擇性丟失
為挖掘TNC神經元的異質性，研究人員對神經元群體進行二次細分群，共得到15個亞群，且可依據標記基因明確GABA（Slc32a1+）、谷氨酸（Slc17a6+）、膽堿（Chat+）等主要神經元譜系（Fig 3A-B）。對比各組神經元亞群占比發現，多數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區域Nox4+/NeuN+雙陽性神經元比例較對照組明顯下降，說明GABA_Nox4是慢性偏頭痛狀態下TNC區域特異性受損的抑制性神經元亞群，其丟失可能打破TNC內興奮-抑制平衡，進而誘發痛覺敏化（Fig 3E-F）。
Fig 3
4. GABA_Nox4神經元富集偏頭痛相關基因模塊
通過hdWGCNA對神經元轉錄組數據進行分析，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，且該模塊的核心樞紐基因為Kcna1和Esrrg，二者功能異?？赡苓M一步加劇GABA_Nox4神經元的功能缺陷（Fig 4D、F）；將Module 2特征基因的基因評分投射至神經元UMAP圖譜，發現其在GABA_Nox4神經元群體的特異性富集（Fig 4E）。
Fig 4
5. GABA_Nox4神經元存在偏頭痛相關的晚期轉錄程序
研究人員對神經元進行擬時序軌跡重建，結果顯示GABA_Nox4神經元可沿連續軌跡分化為3個狀態，且GABA_Nox4神經元位于軌跡末端分支，會進一步分化為C1和C4兩個轉錄狀態（Fig 5A）。對擬時序相關基因進行聚類，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數據庫對C1模塊基因進行富集分析，發現其僅富集到偏頭痛相關疾病條目，提示C1模塊是GABA_Nox4神經元在慢性偏頭痛狀態下特有的疾病相關轉錄程序，該模塊中Kcnb2等基因的上調可能削弱神經元抑制功能，推動中樞敏化進程（Fig 5D）。
Fig 5
6. NTG模型中GABA_Nox4神經元的細胞間通訊網絡發生重構
借助CellChat工具分析TNC各細胞類群的通訊模式，對比NTG組與對照組發現，NTG組中GABA_Nox4神經元與星形膠質細胞、內皮細胞、OPCs的通訊次數和通訊強度顯著增強，且整體表現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等營養性通訊通路則顯著減弱，這種通訊網絡的重構表明GABA_Nox4神經元的微環境交互發生病理改變，可能進一步加劇其功能損傷（Fig 6C-E）。
Fig 6
總結
本研究通過snRNA-seq技術、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基因模塊的富集及特異性晚期轉錄程序的激活，且其與星形膠質細胞、內皮細胞等細胞的通訊網絡發生病理重構。這些變化共同打破了TNC區域的興奮-抑制平衡，介導了中樞敏化與痛覺敏化的發生，表明GABA_Nox4神經元是慢性偏頭痛病理進程中的關鍵脆弱性抑制性神經元群體。該研究不僅細化了慢性偏頭痛的細胞分子機制，還將GABA_Nox4神經元及其核心調控基因、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.
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