多谱系分化耐压细胞通过TGF-β/IL-10信号通路缓解小鼠神经病理性疼痛的作用机制研究

《Journal of Biological Chemistry》：Multilineage differentiating stress-enduring cells alleviate neuropathic pain in mice through TGF-β and IL-10-dependent anti-inflammatory signaling

本研究针对神经病理性疼痛缺乏有效治疗手段的临床难题，系统探讨了多谱系分化耐压（Muse）细胞通过鞘内注射给药对多种小鼠疼痛模型的干预效果。研究发现Muse细胞可长效抑制神经损伤、糖尿病和化疗诱导的机械性痛觉超敏和热痛敏，其镇痛效果优于骨髓基质细胞（BMSCs），且经20代培养仍保持稳定性。机制研究表明Muse细胞通过CCL21/CCR7趋化轴迁移至背根神经节，并通过分泌TGF-β和IL-10抑制神经炎症和胶质细胞活化。该研究为开发标准化干细胞疗法治疗慢性疼痛提供了新策略。

　　

神经病理性疼痛如同一个顽固的"神经系统的幽灵"，困扰着全球数百万患者。这种由外周或中枢神经系统损伤引发的慢性疼痛，现有药物治疗往往只能暂时缓解症状，且伴随明显副作用。在细胞治疗领域，骨髓基质细胞（BMSCs）虽展现出镇痛潜力，但其细胞异质性、传代后功能不稳定等问题严重阻碍临床转化。正是在这一背景下，多谱系分化耐压（Multilineage-differentiating stress-enduring, Muse）细胞——一种具有强大增殖能力和免疫调节功能的干细胞亚群，进入了研究者的视野。

为系统评估Muse细胞的镇痛潜能，研究团队通过长期胰酶消化法从人和啮齿类BMSCs中分离出Muse细胞，并采用蛋白质组学（iTRAQ技术）、酶联免疫吸附（ELISA）、Transwell迁移实验、免疫荧光染色和qPCR等关键技术，在慢性坐骨神经压迫（CCI）、保留性神经损伤（SNI）、链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病和紫杉醇诱导的化疗痛等多种小鼠模型中展开研究。特别值得注意的是，所有人类细胞实验均使用健康志愿者捐赠的骨髓来源细胞，确保了研究的临床相关性。

表征人和啮齿类动物的Muse细胞

通过悬浮培养形成细胞团簇（图1A）和特异性表面标志物SSEA-3、CD105鉴定（图1B），确认从人、大鼠、小鼠BMSCs中成功分离出Muse细胞，其在贴壁培养时形态与BMSCs相似（图1C），为跨物种比较研究奠定基础。

单次鞘内注射Muse细胞抑制小鼠神经病理性疼痛

在CCI模型中发现，注射2.5×10⁵个人、大鼠或小鼠来源的Muse细胞均能快速（<1天）且持久（>42天）缓解机械性痛觉超敏（图2A）和热痛觉过敏（图2B）。在STZ糖尿病模型中，Muse细胞治疗不仅逆转机械超敏（图2C），还改善热痛觉迟钝（图2D）；在紫杉醇模型中，给药5小时即出现镇痛效果（图2E）。值得注意的是，这些实验均在野生型小鼠中进行且未使用免疫抑制剂。

Muse细胞与BMSCs的蛋白质组比较

iTRAQ定量蛋白质组学分析显示，Muse细胞与BMSCs的蛋白质谱相似度达96.25%（图3A），164个差异蛋白主要涉及免疫应答、信号转导等功能类别（图3B），提示二者功能既有重叠又各具特色。

Muse细胞具有更强更稳定的镇痛效果

剂量效应实验显示，低剂量（1×10⁴）和中剂量（5×10⁴）Muse细胞的镇痛效果显著优于同等剂量的BMSCs（图3C）。更重要的是，传代20代（P20）的Muse细胞仍保持强效镇痛作用，而P20 BMSCs效果显著减弱（图3D），证明Muse细胞具有更稳定的治疗特性。

鞘内Muse细胞抑制SNI诱导的DRG神经元损伤和脊髓胶质细胞活化

免疫组化显示Muse细胞将SNI引起的背根神经节（DRG）中ATF3阳性神经元比例从45%降至19%（图4A），同时抑制脊髓背角星形胶质细胞标志物GFAP和小胶质细胞标志物IBA-1的表达（图4B,C）。qPCR证实Muse细胞降低脊髓中IL-1β、IL-6和TNF-α等炎症因子mRNA水平（图4D），表明其通过抑制神经炎症发挥保护作用。

Muse细胞通过分泌TGF-β和IL-10抑制神经病理性疼痛

ELISA检测发现Muse细胞IL-10表达量和分泌量分别比BMSCs高3倍和40倍（图5A），鞘内注射后脑脊液中TGF-β和IL-10水平显著升高（图5B）。行为学实验证实，TGF-β和IL-10中和抗体可逆转Muse细胞的镇痛作用（图5C），明确二者是关键效应分子。

CCL21/CCR7轴调控Muse细胞迁移

体内追踪显示CM-Dil标记的Muse细胞在损伤侧DRG可存活84天（图6）。机制研究发现Muse细胞高表达趋化因子受体CCR7（图7A），而损伤DRG中CCL21表达上调超千倍（图7B）。Transwell实验证实CCL21可促进Muse细胞迁移（图7C,D），揭示其靶向归巢的分子基础。

本研究首次系统阐明Muse细胞通过CCL21/CCR7介导的定向迁移和TGF-β/IL-10依赖的抗炎信号通路，在多种神经病理性疼痛模型中发挥长效镇痛作用。相较于BMSCs，Muse细胞具有剂量需求低、表型稳定、多因子协同等优势，特别是经长期传代后仍保持治疗效力，为开发标准化干细胞药物提供了突破性策略。该研究发表于《Journal of Biological Chemistry》，不仅为疼痛机制研究开辟新视角，更推动干细胞疗法向临床转化迈出关键一步。未来通过大型动物实验验证后，鞘内注射Muse细胞有望成为治疗顽固性疼痛的革新性手段。