慢性痛是多种疾病最常见的临床症状之一，是困扰全世界数亿人的难题。其中，由躯体感觉神经系统损伤或病变造成的神经病理性疼痛（神经痛，neuropathic pain）约占慢性痛的1/5。长期慢性神经痛不但会影响患者的睡眠及工作生活，甚至诱发焦虑、抑郁等情感障碍，严重影响患者的精神健康和生活质量。神经痛的发病机制复杂，分子机制不明，阻碍了其临床治疗。小胶质细胞（microglia）被认为是中枢神经系统的原位巨噬细胞，在神经发育、稳态维持和疾病中至关重要。虽然小胶质细胞活化和增殖被认为是包括神经痛在内的许多中枢神经系统疾病的标志，但其介导神经痛的分子机制仍不清楚。
近日，圣路易斯华盛顿大学（Washington University in Saint Louis）痒觉与感觉障碍研究中心（CSISD）胡宏镇课题组联合圣路易斯华盛顿大学病理免疫学系Gregory F. Wu课题组在Journal of clinical investigation上在线发表了题为 A TRPV4-dependent neuro-immune axis in the spinal cord promotes neuropathic pain 的研究论文。该研究揭示了脊髓小胶质细胞TRPV4离子通道依赖的神经免疫轴促进神经病理性疼痛的发生发展。作者发现全身性敲除或特异性敲除小胶质细胞的Trpv4基因及药理学方法抑制TRPV4功能均可改善小鼠神经痛；此外，TRPV4离子通道调控神经痛小鼠脊髓小胶质细胞的活化和增殖；更重要的是，作者发现TRPV4离子通道促进脊髓小胶质细胞分泌LCN2蛋白，进而增强脊髓神经元的兴奋性和可塑性介导神经痛。本研究为神经病理性疼痛的治疗提供了新的靶标和思路。
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外周神经TRP家族离子通道被认为是机械、温度和化学刺激的传感器，并且参与疼痛的传递【1】，但是中枢神经系统表达的TRPV4在神经痛中的作用机制仍不清楚。为探索TRPV4在神经痛中的作用，作者建立坐骨神经损伤（SNI）诱发的神经痛小鼠模型。实验结果显示，Trpv4-/-显著抑制SNI小鼠的机械痛觉超敏（von Frey 测试），且无性别差异。同样地，采用药理学方法腹腔（i.p.）或鞘内（i.t.）注射TRPV4拮抗剂GSK219也可改善SNI诱发的神经痛。此外，作者通过构建Cx3cr1CreER/+：：Trpv4fl/fl小鼠并给予4周的他莫昔芬（tamoxifen）诱导，建立特异性敲除原位小胶质细胞Trpv4的转基因小鼠。与Trpv4fl/fl同窝对照小鼠相比，Cx3cr1CreER/+：：Trpv4fl/fl小鼠的神经痛得到明显改善。这些结果表明，小胶质细胞表达的TRPV4参与调控SNI诱发的神经痛（图1）。
图1 基因敲除或药理学方法抑制TRPV4缓解神经痛（来源：Xueming Hu, et al., J Clin Invest. 2023）
作者利用Trpv4eGFP转基因小鼠发现TRPV4表达在脊髓小胶质细胞，那么 TRPV4是否参与SNI诱导的脊髓小胶质细胞活化和增殖？为了验证这一设想，作者在SNI术后第1天至第3天连续腹腔注射EdU标记增殖细胞，结果显示术后第7天Cx3cr1GFP/+小鼠和Cx3cr1CreER/+：：tdTomato小鼠同侧背角中EdU+/CX3CR1+细胞数量显著增加，而全身性敲除或特异性敲除小胶质细胞中的Trpv4基因可减少SNI导致的脊髓小胶质细胞增殖。有趣的是，直接鞘内注射GSK101（TRPV4激动剂）激活脊髓TRPV4离子通道可引起脊髓小胶质细胞的活化和增殖。这表明TRPV4离子通道可通过调控脊髓小胶质细胞的活化和增殖参与神经痛（图2）。
图2 TRPV4调控SNI小鼠脊髓小胶质细胞增殖（来源：Xueming Hu, et al., J Clin Invest. 2023）
小胶质细胞可通过释放促炎细胞因子与中枢神经系统中的其他类型细胞进行交互通讯【2】。作者发现脊髓小胶质细胞TRPV4的激活显著上调了LCN2的表达。LCN2是一种分泌蛋白，是中枢神经系统神经元兴奋性的重要调节因子【3】。特异性敲除小胶质细胞中的Lcn2基因（Cx3cr1CreER/+::Lcn2fl/fl）可减轻SNI诱发的机械痛，降低脊髓背角浅层神经元的敏化和树突棘重塑。由此可知，脊髓小胶质细胞TRPV4通过LCN2调节脊髓神经元的兴奋性和可塑性介导神经痛（图3）。
图3 脊髓小胶质细胞释放LCN2参与神经痛（来源：Xueming Hu, et al., J Clin Invest. 2023）
综上，这项研究结合行为学测试、电生理、体外钙成像、在体双光子钙成像、转基因等多种技术，充分揭示了脊髓小胶质细胞TRPV4离子通道介导的神经免疫轴在神经痛中的重要作用，为临床神经痛的治疗提供了新的靶点和思路。
图4 脊髓小胶质细胞TRPV4介导神经病理性疼痛的机制总结图（来源：Xueming Hu, et al., J Clin Invest. 2023）
圣路易斯华盛顿大学痒觉与感觉障碍研究中心胡宏镇教授和病理免疫学系Gregory F. Wu教授为该论文的共同通讯作者，胡宏镇课题组的胡学铭博士后、杜利霞博士（现上海中医药大学）、柳申滨博士（现复旦大学）为共同第一作者。
原文链接：
https://www.jci.org/articles/view/161507
参考文献
1. Moore C, Gupta R, Jordt SE, Chen Y, and Liedtke WB. Regulation of Pain and Itch by TRP Channels. Neuroscience bulletin. 2018;34(1):120-42.
2. Inoue K, and Tsuda M. Microglia in neuropathic pain: cellular and molecular mechanisms and therapeutic potential. Nature reviews Neuroscience. 2018;19(3):138-52.
3. Mucha M, Skrzypiec AE, Schiavon E, Attwood BK, Kucerova E, and Pawlak R. Lipocalin-2 controls neuronal excitability and anxiety by regulating dendritic spine formation and maturation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011;108(45):18436-41
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