慢性偏頭痛模型中三叉神經(jīng)尾核Nox4+GABA能神經(jīng)元的缺失與轉(zhuǎn)錄重編程

Fig 1

2. TNC組織存在7大細(xì)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(jìn)行snRNA-seq測序分析，經(jīng)嚴(yán)格質(zhì)控后共獲得84119個(gè)高質(zhì)量細(xì)胞核，根據(jù)marker基因?qū)⑵渥⑨尀樯窠?jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（OPCs）、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞7大細(xì)胞類型，其中神經(jīng)元占比54.1%、少突膠質(zhì)細(xì)胞占比34.7%，為TNC主要細(xì)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(jì)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(xì)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(xì)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(jìn)行二次細(xì)分群，共得到15個(gè)亞群，且可依據(jù)標(biāo)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(shí)驗(yàn)也證實(shí)，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(jìn)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(jìn)行分析，共識別出8個(gè)基因共表達(dá)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?yàn)镵cna1和Esrrg，二者功能異常可能進(jìn)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(jìn)行擬時(shí)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(gè)狀態(tài)，且GABA_Nox4神經(jīng)元位于軌跡末端分支，會進(jìn)一步分化為C1和C4兩個(gè)轉(zhuǎn)錄狀態(tài)（Fig 5A）。對擬時(shí)序相關(guān)基因進(jìn)行聚類，共得到5個(gè)基因模塊，其中C1模塊基因在擬時(shí)序后期表達(dá)水平顯著升高（Fig 5B-C）。通過DisGeNET數(shù)據(jù)庫對C1模塊基因進(jìn)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(jìn)程（Fig 5D）。
 

Fig 5

6. NTG模型中GABA_Nox4神經(jīng)元的細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生重構(gòu)

借助CellChat工具分析TNC各細(xì)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(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、OPCs的通訊次數(shù)和通訊強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，且整體表現(xiàn)為更強(qiáng)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(luò)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(jìn)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(shí)序軌跡分析及細(xì)胞通訊分析出一類此前未被報(bào)道的GABA_Nox4神經(jīng)元亞群。研究證實(shí)，該亞群在模型中存在顯著的選擇性丟失，同時(shí)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(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞的通訊網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(jìn)程中的關(guān)鍵脆弱性抑制性神經(jīng)元群體。該研究不僅細(xì)化了慢性偏頭痛的細(xì)胞分子機(jī)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(diǎn)，為慢性偏頭痛的精準(zhǔn)靶向治療提供了重要理論支撐與新的干預(yù)方向。

參考文獻(xiàn)：
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(xì)胞核而設(shè)計(jì)。組織通過勻漿、裂解細(xì)胞膜等步驟釋放完整細(xì)胞核，同時(shí)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(jìn)一步去除細(xì)胞碎片和雜質(zhì)，從而可滿足下游單細(xì)胞組學(xué)、表觀遺傳學(xué)等前沿研究領(lǐng)域?qū)��?xì)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(fù)雜樣本提供標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案。