原著
周围神经损伤
修复保护与再生
预测背根神经节细胞间信号传递的可能途径和细胞间的通讯模式
浙江大学李相尧团队
背根神经节（Dorsal root ganglion，DRG) 是躯体感觉的重要组成部分[1]。DRG神经元的轴突有两个分支，一端延伸至外周组织，如皮肤、肌肉等，另一端到达脊髓[2]。当个体皮肤受到温度、机械或化学刺激时，DRG神经末梢产生冲动，电信号沿轴突传递到脊髓、脑干、大脑皮层等，产生感知觉 [1,2]。根据电生理特性、分子表达特征等，DRG神经元被分为不同类型[1–3]。已有研究显示，DRG内存在细胞间通讯，这种DRG内的调节对其生理功能非常重要。全面了解DRG细胞间的信息交流模式是理解DRG信息处理的基础，并有助于发展治疗感觉相关疾病的新策略。
近期，浙江大学医学院附属第四医院、浙江大学“一带一路”国际医学院（筹）、浙江大学国际健康医学研究院特聘研究员李相尧团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Prediction of cell-cell communication patterns of dorsal root ganglion cells: single-cell RNA sequencing data analysis”的研究论文。他们利用已发表的DRG单细胞RNA测序数据，对DRG细胞进行注释后，鉴定不同亚型DRG神经元的特征及可能功能。在此基础上，分析、预测DRG内细胞通讯模式，包括细胞间接触、分泌信号、细胞外基质和神经递质介导的信号模式。研究团队还发现，一群可能介导痒觉的神经元特异地表达腺苷受体Adora2b(A2B)，而阻断腺苷A2B受体的活动可以显著降低组胺诱导的瘙痒，提示腺苷A2B受体参与了瘙痒的调节。该研究有助于理解DRG在躯体感觉调控中的作用，为未来慢性瘙痒的治疗提供新的靶点。连艳娜博士为论文的第一作者，李相尧为论文通讯作者。
作者分析了已发表的三项DRG单细胞RNA测序研究中的6个样本，在整合样本后根据细胞之间的高变基因对细胞进行聚类，根据传统细胞类型的标记物注释了卫星胶质细胞（Satellite glial cell，SGC)、雪旺细胞、神经元、血管内皮细胞(Vascular endothelial cell，VEC)、免疫细胞、成纤维细胞和血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell，vSMC)（图1）。基于基因表达特征，DRG神经元可被分为8种亚型，分别介导本体感觉、痒觉、触觉、机械、热和冷感觉等（图1）。利用CellChat R包预测DRG细胞间的通讯模式，发现DRG细胞可能通过细胞间接触，细胞间分泌信号通路和细胞外基质等进行信息传递（图2）。作者研究了神经递质合成、转运、释放、以及受体等相关蛋白的编码基因的表达特征，发现DRG细胞之间还可通过神经递质-受体方式进行信息交流（图2）。有趣的是，一群可能介导痒觉（Mrgpra3阳性）的神经元特异地表达GFRα-1和Adora2b-编码腺苷A2B受体。免疫组化实验显示，约69%的A2B阳性神经元表达GFRα-1（胶质细胞源性神经营养因子家族受体α-1）。最后，药理学和行为学实验显示，A2B受体拮抗剂PSB-603以剂量-依赖式方式抑制组胺诱导的瘙痒行为（图3）。这些结果表明，A2B受体参与痒觉调节。
图1：背根神经节（Dorsal root ganglion，DRG)细胞分类及其神经元亚型（图源：Lian et al., Neural Regen Res, 2024）
图2：DRG 细胞间的4种细胞通讯模式（图源：Lian et al., Neural Regen Res, 2024）
图3：DRG内的腺苷Adora2b (A2B)受体参与组胺诱导的瘙痒行为（图源：Lian et al., Neural Regen Res, 2024）
基于单细胞RNA测序数据分析，该研究预测了DRG细胞间信号传递的可能途径，以及细胞间通讯的不同模式。还发现DGR中的A2B受体在急性瘙痒行为的作用。
该研究也存在一定的局限性。首先，该研究主要是基于单细胞RNA测序结果预测DRG细胞间通讯，相关实验结果需要进一步验证。第二，该研究主要分析了正常状态下DRG的细胞间通讯，缺乏疾病状态，如慢性痛、慢性瘙痒等，DRG细胞间通讯的改变信息。第三，虽然结合行为学和药理学方法，本研究显示A2B在急性瘙痒行为中的作用，但是A2B受体是如何调节痒觉的需要进一步研究。
通讯作者：李相尧，浙江大学医学院附属第四医院、浙江大学“一带一路”国际医学院（筹）、浙江大学国际健康医学研究院特聘研究员；实验室主要致力于慢性痛和自闭症中枢机制的研究。
感谢河北医科大学张帆教授在文章撰写及修改中所提出的宝贵意见。该研究获得国家自然科学基金、杭州市科技计划项目和中央高校基本科研业务费专项等基金的资助。
文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年6期发表。
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https://www.sjzsyj.com.cn/CN/10.4103/1673-5374.384067
引用本文：
Lian Y, Wu C, Liu L, Li X (2024) Prediction of cell-cell communication patterns of dorsal root ganglion cells: single-cell RNA sequencing data analysis. Neural Regen Res 19(6):1367-1374.
