Nature：神經痛為何反復發作？杜克大學紀如榮團隊揭示衛星膠質細胞線粒體轉移保護機制

神經痛，其實是“神經沒電了”！糖尿病、化療等損傷會讓感覺神經元的“電池”（線粒體）罷工，導致慢性疼痛和麻木。

基于此，2026年1月7日，杜克大學紀如榮教授研究團隊在《Nature》雜志發表了“Mitochondrial transfer from glia to neurons protects against peripheral neuropathy”揭示了膠質細胞向神經元的線粒體轉移可保護機體免受周圍神經病變的損害。

背根神經節（DRG）中的衛星膠質細胞（SGCs）像“后勤衛士”一樣包裹并支持感覺神經元。本研究發現，它們能通過一種名為隧道納米管的細長通道，把健康的線粒體“快遞”給神經元，這一過程依賴于膠質細胞中高表達的蛋白MYO10。在小鼠和人類DRG中都觀察到了這種納米管結構。如果阻斷線粒體轉移，神經元會退化并引發神經病理性疼痛；而在糖尿病患者中，SGCs的MYO10減少，線粒體“快遞”能力下降，可能正是小纖維神經病變的原因之一。更令人振奮的是：將健康的人源SGCs移植到小鼠體內，能通過MYO10依賴的方式保護神經、緩解病變。這項研究首次揭示了外周膠質細胞通過線粒體輸送維持神經健康的關鍵作用，為治療糖尿病神經痛等疾病提供了全新思路。

圖一 膠質細胞通過納米管為神經元“充電”

研究人員發現，包裹感覺神經元的衛星膠質細胞（SGCs）能通過細長的“納米橋”隧道納米管（TNTs）將線粒體“輸送”給神經元，為其提供能量支持。

在培養實驗中，83%的DRG神經元接收了來自SGCs的線粒體，但只有約三成能觀察到明顯的TNT結構，這是因為這些納米管是瞬時存在的，常在幾十分鐘內消失。線粒體轉移依賴神經元活動且通過三種途徑協同完成：TNT直接傳遞、內吞作用和縫隙連接。

在離體DRG組織中也觀察到同樣的線粒體轉移，而化療藥物紫杉醇會破壞TNT結構、減少其數量，并導致線粒體碎片化，提示這種支持機制在神經病變中受損。

掃描電鏡和透射電鏡進一步在小鼠和人類DRG中證實：SGCs與神經元之間確實存在含線粒體的TNT樣超微結構。

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結果揭示了SGCs不僅是“包裹者”，更是神經元的“能量補給站”，其線粒體輸送功能一旦受損，可能促成神經退行和疼痛。

圖二 SGC線粒體“精準投送”守護感覺神經元

研究證實，衛星膠質細胞（SGCs）在活體小鼠中能將線粒體定向輸送給DRG感覺神經元，這一過程隨時間增強（第10天轉移比例遠高于第5天），且依賴神經元活動和TNT與內吞作用。

在神經損傷（如SNI）后，線粒體轉移顯著增加并沿軸突運輸；若用局麻藥阻斷神經活動，轉移即被抑制，說明轉移由神經元“需求”驅動，而非被動發生。

有趣的是，接收線粒體的主要是中大型神經元，而疼痛相關的小型高活性神經元幾乎不接收，可能因此更易受損，這或解釋為何糖尿病等疾病中小纖維神經優先退化。

此外，該轉移具有單向性（僅SGC→神經元）、特異性（星形膠質細胞、巨噬細胞不參與），且在炎癥疼痛中不受影響，但在糖尿病模型中受損。

SGCs通過“按需供能”保護特定神經元，是維持外周神經健康的重要機制，其功能障礙可能促成神經病理性疼痛，為治療提供了新靶點。

圖三 DRG衛星膠質細胞中的MYO10調控隧道納米管形成、線粒體轉移、軸突退變及小鼠疼痛

研究發現，SGCs通過TNT的細長通道將健康線粒體“輸送”給感覺神經元，以維持其功能和存活。這一過程依賴于SGC中高表達的蛋白MYO10，它定位于TNT中，驅動其形成。

敲低或部分缺失MYO10會顯著減少TNT數量，削弱線粒體轉移，導致小鼠出現機械和熱痛敏感并伴隨SGC與神經元間隙增寬、軸突退化。

化療藥物紫杉醇（PTX）會損傷SGC的線粒體功能，使其無法有效支援神經元，進而引發活性氧升高、神經元過度興奮和軸突退變，這正是化療性周圍神經病變（CIPN）的關鍵機制。而阻斷TNT（如用CytoB）會消除SGC的保護作用并直接誘發痛敏和神經纖維丟失。

更重要的是，健康SGCs移植后能通過TNT將線粒體送入神經元并沿軸突運輸，但PTX處理過的SGCs則失去這一能力。

綜上，MYO10介導的TNT線粒體轉移是SGC守護感覺神經元的核心機制，其受損可導致神經退行和慢性疼痛，為CIPN和糖尿病神經病變提供了全新治療靶點。

圖四 健康線粒體移植可緩解神經病理性疼痛

研究人員發現，將健康的衛星膠質細胞（SGCs）移植到糖尿病或化療神經痛小鼠的DRG中能顯著緩解疼痛，但前提是這些SGCs表達關鍵蛋白MYO10。若用siRNA敲低MYO10，或使用MYO10雜合缺失小鼠的SGCs，鎮痛效果就完全消失，說明MYO10依賴的線粒體轉移是起效核心。

更進一步，直接注射健康線粒體也能鎮痛！這些外源線粒體通過內吞（而非TNT）被神經元攝取，而功能受損的線粒體則無效。在紫杉醇（PTX）或db/db糖尿病小鼠中，只有來自非糖尿病供體的健康線粒體能持續緩解疼痛，并促進表皮神經纖維再生；糖尿病來源的線粒體僅短暫起效。

此外，接受健康線粒體的小鼠在“位置偏愛”實驗中明顯偏好治療側，表明其具有真實的鎮痛獲益。

總之，SGC來源的功能性線粒體是一種潛在的“生物藥物”，可通過細胞移植或直接遞送方式，靶向修復感覺神經元能量缺陷，為化療性或糖尿病性神經痛提供全新、無成癮風險的治療策略。

總結

本研究揭示SGCs可通過MYO10依賴的隧道納米管，將功能性線粒體轉移給感覺神經元，從而抵抗神經退行和神經病理性疼痛。該機制在小鼠和人類DRG中均存在且跨物種線粒體移植有效，為糖尿病性或化療性小纖維神經病變提供了全新治療思路：無論是通過SGC過繼移植，還是直接遞送健康線粒體，均有望成為靶向線粒體功能障礙的精準鎮痛新策略。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09896-x

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