《Nature Neuroscience》：Aging and injury drive neuronal senescence in the dorsal root ganglia
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【編輯推薦】為探究衰老及損傷對周圍神經系統的影響，研究人員以小鼠和人類背根神經節（DRG）為對象，發現衰老和外周神經損傷可誘導 DRG 神經元衰老，其表達 p16、p21、IL6 等標志物，清除衰老細胞可改善痛覺行為。該研究為慢性疼痛治療提供新方向。
隨著人口老齡化加劇，與年齡相關的慢性疼痛問題日益突出。然而，衰老如何影響周圍神經系統功能，尤其是衰老和損傷對背根神經節（Dorsal Root Ganglion, DRG）神經元的作用機制尚不明確。目前已知，中樞神經系統的衰老與阿爾茨海默病、帕金森病等神經退行性疾病密切相關，但外周神經系統（Peripheral Nervous System, PNS）在衰老過程中的變化及其與疼痛等感覺功能障礙的關聯卻知之甚少。細胞衰老作為衰老和損傷的共同特征，會產生促炎的衰老相關分泌表型（Senescence-Associated Secretory Phenotype, SASP），可能在其中發揮關鍵作用。因此，揭示 DRG 神經元衰老在衰老和神經損傷中的作用，對于理解慢性疼痛的發生機制及開發新的治療方法具有重要意義。
為解決上述問題，斯坦福大學（Stanford University）的研究人員開展了一系列研究，相關成果發表在《Nature Neuroscience》上。他們通過多種實驗手段，深入探討了衰老和外周神經損傷對 DRG 神經元衰老的影響，以及清除衰老細胞對疼痛行為的改善作用。
研究人員主要采用了以下關鍵技術方法：
- 模型構建：建立年輕（約 3 個月）和老年（約 24 個月）雌雄小鼠的 spared nerve injury（SNI）模型，模擬外周神經損傷。
- 衰老標志物檢測：運用 RNAscope 技術檢測衰老標志物 p16<>、p21、IL6 的 RNA 表達，結合 SA-β-gal 活性染色和 ELISA 檢測 IL6 蛋白水平。
- 電生理分析：通過全細胞膜片鉗記錄技術，分析衰老神經元的電生理特性，如興奮性變化。
- 細胞清除實驗：使用 senolytic 藥物 ABT263 清除衰老細胞，評估對疼痛行為的影響。
- 人類樣本分析：對年輕（約 32 歲）和老年（約 65 歲）人類供體的 DRG 組織進行 RNAscope 和免疫組化分析，驗證小鼠實驗結果。
研究結果
衰老導致小鼠 DRG 神經元衰老標志物積累
通過 SA-β-gal 活性染色發現，老年小鼠 DRG 中衰老細胞明顯多于年輕小鼠，且多數為初級感覺神經元。RNAscope 結果顯示，老年小鼠 DRG 中 p16<>、p21<>神經元比例顯著增加，且 IL6<>神經元及 p21<>IL6<>共表達神經元數量也增多，血漿中 IL6 蛋白水平升高，表明衰老促進 DRG 神經元衰老及炎癥因子釋放。
神經損傷誘導小鼠 DRG 神經元衰老
SNI 模型顯示，年輕小鼠損傷后 DRG 中 p21、p16 及 SASP 因子 IL6、IL1β、Ccl2 等表達顯著增加，且損傷神經元（ATF3<>）和非損傷神經元均出現衰老標志物表達。老年小鼠損傷后，p16<>神經元更早且更持續地增加，提示衰老小鼠損傷后更易進入晚期衰老狀態。此外，損傷后 IL6<>神經元中大部分表達 p21 或 p16，表明神經損傷驅動 DRG 神經元異質性衰老，且衰老神經元是 IL6 的主要來源。
衰老神經元具有 nociceptor 樣表型和高興奮性
電生理分析發現，表達 p16、IL6 的神經元多屬于高放電表型的 nociceptor（Trpv1<>），其動作電位半寬度較寬，符合 nociceptor 特征。IL6 處理可增加衰老標志物表達神經元的放電次數，表明 IL6 通過旁分泌作用增強衰老神經元的興奮性，這可能是疼痛發生的重要機制。
清除衰老細胞改善疼痛行為
使用 ABT263 清除衰老細胞后，老年和年輕小鼠的機械痛覺過敏閾值顯著提高，受傷肢體的負重能力改善，且未對正常感覺和運動功能產生明顯影響。老年小鼠的改善效果更持久，提示清除衰老細胞對衰老相關疼痛的治療效果更優。
人類 DRG 神經元隨年齡增長出現衰老
人類 DRG 組織分析顯示，老年供體中 p21<>、p16<>、IL6<>神經元比例增加，且 IL6<>神經元中 p21 和 / 或 p16 共表達比例更高。Trpv1<>nociceptor 中衰老標志物表達隨年齡增加而增多，與小鼠結果一致，驗證了 DRG 神經元衰老在人類中的存在及與年齡的相關性。
研究結論與討論
本研究首次系統揭示了衰老和外周神經損傷可誘導 DRG 神經元衰老，其特征為 p16、p21 等衰老標志物及 IL6 等 SASP 因子的表達，且衰老神經元主要為 Trpv1<>nociceptor，具有高興奮性，通過釋放 IL6 進一步增強神經元興奮性，促進疼痛發生。清除衰老細胞可顯著改善疼痛行為，為慢性疼痛，尤其是衰老相關慢性疼痛的治療提供了新靶點 ——DRG 神經元衰老。
該研究不僅拓展了對周圍神經系統衰老機制的認識，還為開發以 senolytic 藥物為基礎的慢性疼痛治療策略提供了實驗依據。未來研究可進一步探索衰老神經元在不同疼痛類型中的作用及特異性清除衰老細胞的方法，以提高治療的精準性和安全性。
