《Advanced Science》：Targeting Supramolecular Active Complexes of Nav1.7/Nav1.8 to Relieve Chronic Neuropathic Pain
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神经病理性疼痛（Neuropathic Pain, NP）影响全球7%–10%的人口，现有治疗手段疗效有限。研究人员发现，在慢性NP小鼠模型及重症患者的背根神经节（Dorsal Root Ganglion, DRG）神经元中，Nav1.7与Nav1.8可形成具
神经病理性疼痛（Neuropathic Pain, NP）影响全球7%–10%的人口，现有治疗手段疗效有限。研究人员发现，在慢性NP小鼠模型及重症患者的背根神经节（Dorsal Root Ganglion, DRG）神经元中，Nav1.7与Nav1.8可形成具有多边形晶格结构的超分子活性复合物（Supramolecular Active Complexes, SMACs）。TrkB信号通路可促进该类SMACs的组装。联合应用Nav1.7与Nav1.8通道阻滞剂，可有效抑制人与小鼠病理性DRG神经元的动作电位发放，并在保留神经（Spared Nerve Injury, SNI）及糖尿病小鼠模型中协同缓解慢性NP。研究进一步鉴定出5种细胞骨架蛋白（SPTAN1、DSP、AHNAK、MPZ和PRX）参与促进SMAC的形成。功能研究表明，SMACs通过建立钠离子电位差放大钠电流，导致DRG神经元过度兴奋。敲低上述5种细胞骨架蛋白可阻断DRG神经元动作电位的产生，并消除SNI小鼠的NP症状。该研究结果支持SMACs可作为重症慢性NP潜在的病理标志物和新型治疗靶点。
研究背景与意义
慢性神经病理性疼痛（NP）影响着全球7%至10%的人群，现有疗法因机制不明而疗效欠佳。电压门控钠通道Nav1.7（SCN9A）和Nav1.8（SCN10A）的功能增益突变可导致痛性小纤维神经病，但其选择性阻滞剂在临床试验中未能有效缓解NP，提示NP的发生可能涉及这两种通道功能的病理性重塑。受体在膜上的聚类可显著放大下游信号，但在生理条件下，主要分布于DRG神经元的Nav1.7和Nav1.8并不在郎飞结处富集。本研究旨在探究Nav1.7与Nav1.8是否会在NP状态下发生病理性聚集，及其在疾病维持中的作用机制。
该研究由国内科研团队完成，成果发表于国际期刊《Advanced Science》。研究人员首次在NP患者及小鼠模型的DRG神经元中鉴定出由Nav1.7、Nav1.8和TrkB组成的超分子活性复合物（SMACs），揭示了其通过细胞骨架蛋白支架实现离子通道高密度聚集、形成“生物晶体管”效应从而驱动神经元过度兴奋的全新机制。研究证实，联合靶向阻断Nav1.7和Nav1.8可产生协同镇痛效应，为难治性NP的治疗提供了新的靶点和策略。
主要技术方法
研究采用多学科交叉技术手段。临床样本来源于臂丛神经撕脱伤（BPA）致NP患者及正常胚胎DRG组织。动物模型包括小鼠保留神经损伤（SNI）模型和链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病NP模型。利用超分辨显微成像技术（包括Hessian结构光照明显微镜HIS-SIM和随机光学重构显微镜STORM）解析SMACs的纳米级三维结构。通过免疫沉淀联合质谱分析筛选互作蛋白，结合蛋白质对接和邻近连接技术（PLA）验证分子互作。利用全细胞膜片钳技术记录神经元电生理特性，并结合AAV介导的基因敲低技术验证体内功能。行为药理学实验采用Bliss独立模型评估药物协同效应。
研究结果
2.1 小鼠NP模型中含Nav1.7/Nav1.8/TrkB的SMACs形成
研究发现，神经损伤后2周，DRG神经元中Nav1.7、Nav1.8和TrkB开始形成小簇；至6周，这些小簇聚集成大型SMACs，主要定位于TrkB阳性神经元轴突起始段质膜。
2.2 SMAC的结构特征
超分辨成像显示，SMAC呈柱状多边形晶格结构，侧长约160–250 nm。STORM成像揭示Nav1.7和Nav1.8在晶格中呈梯度密度分布，平均密度分别约为340分子/μm3和902分子/μm3。利用Scn9aHA/+基因敲入小鼠和TrkB2A-Tomato/+报告基因小鼠，证实了Nav1.7和TrkB在SMAC中的共定位。
2.3 NP患者DRG神经元中SMAC的发育
在人类BPA患者病理DRG中，研究人员观察到与小鼠模型一致的SMACs结构，而在正常胚胎DRG中未见此现象。患者样本中Nav1.7、Nav1.8和TRKB的表达水平显著升高，且SMAC广泛分布于DRG神经干。
2.4 Nav1.7与Nav1.8阻滞剂的联合应用协同缓解小鼠NP
药效学实验表明，单药治疗在损伤后期（6周）疗效显著下降，而联合应用Nav1.7阻滞剂PF-05089771和Nav1.8阻滞剂PF-04885614在所有测试小鼠中均表现出卓越的镇痛效果，经Bliss模型计算证实具有强协同作用，且疗效优于加巴喷丁。
2.5 Nav1.7和Nav1.8的SMACs参与糖尿病NP
在STZ诱导的糖尿病小鼠模型中，同样检测到DRG神经元内SMACs的形成。联合给药可在糖尿病NP的早期（4周）和晚期（10周）均产生显著的协同镇痛作用。
2.6 TrkB激活促进SMAC形成
行为学及形态学分析显示，激活TrkB信号可增加SMAC的数量和面积，而抑制TrkB则减少SMAC形成并部分缓解疼痛，表明TrkB信号正向调控SMAC的组装。
2.7 细胞骨架蛋白促进病理条件下的SMAC形成
免疫沉淀质谱筛选出5种细胞骨架蛋白（SPTAN1、DSP、AHNAK、MPZ、PRX）参与SMAC组装。这些蛋白在SMAC中与Nav1.7共定位并形成多边形晶格结构。过表达实验证实这些蛋白能促进Nav1.7/Nav1.8的聚类。
2.8 五种细胞骨架蛋白的选择性相互作用构成SMAC支架
邻近连接实验（PLA）证实Nav1.7/Nav1.8与这五种蛋白存在直接相互作用。研究构建了SMAC的分子支架模型：DSP与SPTAN1、AHNAK、MPZ相互作用形成支架，SPTAN1招募Nav1.7/Nav1.8，Nav1.8与PRX结合。
2.9 TrkB/CREB信号调控细胞骨架蛋白表达且TrkB与DSP相互作用
双荧光素酶报告实验表明，TrkB下游的CREB转录因子可直接结合并激活Dsp、Sptan1、Prx和Ahnak的启动子。蛋白对接预测并经由PLA证实TrkB与DSP存在直接相互作用。
2.10 Nav1.7和Nav1.8阻滞剂的联合应用抑制动作电位
全细胞记录显示，SNI小鼠TrkB阳性DRG神经元的放电频率随时间增加。在损伤6周时，单一阻滞剂无法抑制神经元过度兴奋，而联合用药可完全阻断动作电位。在人病理DRG神经元中也观察到一致结果。此外，SMAC显著增加了持续性钠电流（INaP），且该电流仅能被两药联用有效阻断。
2.11 SMAC协调重复放电
利用电压指示剂ASAP3和钠离子指示剂CoroNa Green成像发现，SMAC区域在动作电位期间产生显著的钠离子电位差，作为“生物晶体管”促进重复放电。敲低细胞骨架蛋白可显著提高动作电位阈值和基强度（rheobase），甚至完全阻断动作电位的产生。
讨论与结论
讨论部分指出，Nav1.7和Nav1.8在SMAC内的高密度聚集使其能在阈下刺激下同步开放，加速钠离子内流。SMAC内部富集的钠离子形成跨膜电位差，类似于生物晶体管，显著降低了动作电位的触发阈值。TrkB通过与DSP直接结合，调控SMAC的功能状态。研究还比较了不同Nav1.7阻滞剂联用效果不佳的可能原因，包括药物选择性、构象变化及药代动力学差异等。此外，研究承认虽然主要关注神经元机制，但不排除卫星胶质细胞和炎症反应的潜在贡献。
结论
本研究证实，在人和小鼠NP进展过程中，损伤DRG神经元内的TrkB/CREB信号通路及细胞骨架蛋白（SPTAN1、DSP、AHNAK、MPZ、PRX）促进了Nav1.7/Nav1.8/TrkB SMACs的形成。TrkB直接与DSP结合，DSP进而与SPTAN1、AHNAK和MPZ相互作用形成支架，SPTAN1进一步招募Nav1.7/Nav1.8，Nav1.8则与PRX结合，共同完成SMAC的组装。每个SMAC约包含785,000个Nav1.7/Nav1.8分子，密度高达约1242分子/μm3。富含钠离子的SMAC形成电位差，充当生物晶体管促进动作电位的产生，导致LTMR DRG神经元过度兴奋，加剧重症NP。同时抑制Nav1.7和Nav1.8可阻断人类和小鼠损伤DRG神经元的动作电位，并在小鼠模型中高效缓解NP；而敲低SMAC内的细胞骨架蛋白则可通过阻断SMAC的形成有效消除NP。这些发现确立了Nav1.7/Nav1.8 SMAC作为NP的新型治疗靶点，表明必须联合阻断Nav1.7和Nav1.8才能实现对慢性NP的高效缓解。
