Nat Communi:浙江大学李相尧等团队揭示无创神经调控新靶点

  • 2026-07-14 22:27
  • 来源:100医药网
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经颅聚焦超声(tFUS)可实现无创神经调控,但其潜在分子机制在很大程度上仍不明确。

2026年6月30日,浙江大学李相尧、中国科学院郑海荣、邱维宝共同通讯在Nature Communications(IF=18.1)在线发表题为TRPC4/TRPC5 are critical for neuronal modulation by transcranial focused ultrasound in retrosplenial cortex in male mice的研究论文。

本研究证实,瞬时受体电位经典通道4(TRPC4)与瞬时受体电位经典通道5(TRPC5)是小鼠大脑中tFUS介导神经元调控的关键介质。

对雄性小鼠压后皮层(RSC)施加tFUS刺激,可降低小鼠机械痛与热痛敏感性,并显著诱导早期生长反应因子1(Egr1)表达;抑制这类tFUS诱导产生的Egr1阳性神经元集群,能够阻断上述躯体感觉调控效应。转录组分析结果显示,Trpc4在tFUS激活的Egr1阳性细胞中呈高表达。

药物抑制或基因敲低TRPC4均可完全消除tFUS带来的感觉调控作用;靶向敲低同源性极高的TRPC5则证明其具备相近功能。原位邻位连接技术、免疫共沉淀实验及活细胞钙成像结果证实,TRPC4与TRPC5可在RSC内形成蛋白复合物,介导细胞对tFUS刺激的应答。

上述研究结果表明,TRPC4/TRPC5是tFUS发挥神经调控作用不可或缺的分子元件。

疼痛对机体健康至关重要。有效的疼痛干预手段亟需创新方案,经颅聚焦超声(tFUS)正发展为极具应用前景的技术工具。对神经损伤大鼠的背根神经节施加超声刺激可产生疼痛脱敏效应。

此外,在慢性疼痛小鼠模型中,采用tFUS激活初级躯体感觉皮层能够同时调控热痛觉过敏与机械痛觉过敏。人体试验研究发现,对健康受试者右侧前丘脑施加tFUS刺激可显著降低机体对热痛的感知敏感度;在药物难治性慢性神经病理性疼痛患者中也观察到类似的疼痛缓解效果。

另有研究证实,直接采用超声刺激前扣带回皮层(ACC)能够快速、持久地显著减轻疼痛程度,疗效具备临床意义。上述研究表明,tFUS可靶向作用于特定疼痛相关脑区,作为一种无创、有效的慢性疼痛干预手段,具备巨大应用潜力。尽管前景可观,仍需开展更多研究以完整明确其在疼痛管理中的作用。

探明tFUS刺激背后的分子机制,对研究其靶向脑区刺激及调控行为的应用价值至关重要。该方向研究有望推动无创、靶向疗法的研发,用于治疗慢性疼痛及多种神经系统疾病。凭借无创优势,tFUS在调控神经元活性方面潜力巨大;现有假说认为其作用依赖特定离子通道介导。但目前,介导tFUS调控痛觉感知的特异性离子通道仍未明确。

压后皮层(RSC)是处理躯体感觉信号、并通过神经可塑性改变调控慢性疼痛的关键脑区。近期研究显示,RSC神经元可响应内脏及皮肤伤害性传入信号;RSC-ACC谷氨酸能通路参与脊髓上水平的痛觉信号加工,调控RSC神经元活性能够改变机体对机械痛与热痛的敏感程度。

以上结果证实RSC可主动调控痛觉信号,这与现有证据一致:除经典的空间认知与记忆功能外,该脑区还参与维持神经病理性疼痛状态。初级躯体感觉皮层(S1)与ACC是公认的核心疼痛中枢,而本研究选取RSC作为干预靶点,原因在于其可整合伤害性感觉信息与认知情绪信号,该整合过程是慢性疼痛发病机制中的关键环节。

外周神经损伤会诱发RSC发生转录组及功能可塑性改变,慢性疼痛可造成该脑区长期结构与功能异常,为神经调控开辟了传统疼痛环路之外的新靶点,尤其适用于伴随明显认知情绪障碍的疼痛病症。

图形摘要(图源自Nature Communications

本研究证实,RSC是tFUS调控疼痛阈值的核心靶点。结合行为学与电生理检测手段,研究发现靶向刺激小鼠RSC的tFUS可显著提升小鼠疼痛阈值。该镇痛效应依赖神经元活性抑制,且主要由瞬时受体电位经典通道4、5(TRPC4/TRPC5)介导;该结果进一步证实tFUS可通过上述离子通道调控神经元功能。本研究结果为阐明tFUS作用机制、推动其作为慢性疼痛无创干预手段提供了关键理论依据。

参考消息:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74779-2


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