$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De proteasoomfunctie is essentieel voor een optimale ontwikkeling en onderhoud van het perifere zenuwstelsel (PNS)1,2,3,4,5,6. Zowel in vitro als in vivo studies met proteasoomremmers tonen aan dat proteasomale activiteit cruciaal is voor neurologische ontwikkeling, myelinisatie, prikkelbaarheid en gliacelfunctie 7,8,9,10. Bovendien induceert chemotherapie op basis van proteasoomremmers pijnlijke neuropathieën bij 30-60% van de patiënten, vaak gekenmerkt door chronische pijn en veranderd gevoel in de ledematen 8,9,11,12,13. Interessant is dat een lage dosis toediening van dezelfde remmers de gevoeligheid voor pijnlijke stimuli vermindert, wat wijst op een complexe rol voor het proteasoom bij sensorische verwerking 6,14,15. Ondanks deze uitgebreide studies is de specifieke functie van proteasomen in het PZS echter nog steeds slecht begrepen.
Proteasomen zijn de primaire eiwitafbraakmachines in alle domeinen van het leven en zijn essentieel voor het behoud van eiwithomeostase16. Het 20S-kernproteasoom is samengesteld uit vier heptameerringen van α-, β-, β-, α-subeenheden en bemiddelt ubiquitine-onafhankelijke eiwitafbraak17,18. Associatie met regulerende deeltjes vormt het 26S en 30S afgetopte proteasoom, dat ubiquitine-afhankelijke eiwitafbraak bemiddelt 4,17. In neuronen zijn proteasomen geïdentificeerd in alle cellulaire compartimenten, en het is bekend dat hun subcellulaire lokalisatie functie19 beïnvloedt. Veel veelgebruikte proteasoomremmers missen echter specificiteit om zich selectief te richten op differentieel gelokaliseerde proteasoompopulaties.
Inderdaad, met behulp van membraanondoordringbare proteasoomremmers en antilichaamlabeling in niet-permeabiliseerde cellen, werd een neuronspecifiek proteasoomcomplex gevonden dat zich lokaliseerde naar het plasmamembraan in een subset van somatosensorische neuronen20. scRNA-seq-analyse van neuronen in het primaire dorsale wortelganglion (DRG), gescheiden in NMP+- en NMPS-populaties via antilichaamvoeding tegen een proteasoomsubeenheid en FACS-sortering, resulteerde in 20 transcriptioneel verschillende celclusters20. Verdere analyse toonde aan dat de NMP+-cellen geclusterd waren tot slechts 3 van de 20 clusters. Met behulp van genmarkersets voor specifieke neuronale subtypes werden 13 verschillende somatosensorische neuronsubtypes geïdentificeerd20. De meerderheid van de NMP+-neuronen is geclusterd met MrgprA3+ en Cysltr2+ sensorische neuronen20. Een minimaal aantal van de NMP+-cellen clusterde in een derde cluster, waarin geen specifieke genensets werden geïdentificeerd, en dit cluster werd daarom niet toegewezen20. MrgprA3+ en Cysltr2+ neuronen zijn C-type nociceptoren, gevoelig voor hitte, mechanische en pruritogene stimuli, overeenkomend met respectievelijk CGRP-θ en SST neuronale subtypes21,22. Van de 20 geïdentificeerde celclusters brachten 7 NMP-clusters genmarkers tot expressie die consistent waren met niet-neuronale cellen, waaronder Schwann-cellen, satellietglia en immuuncellen, en werden er ook20 niet toegewezen. Deze celpopulaties werden verwacht, omdat het niet mogelijk is om niet-neuronale van neuronale cellen te scheiden tijdens het kweken van DRG-neuronen20.
Bij het onderzoeken van de functie ervan veranderde in vitro remming van de NMP de neuronale exciteerbaarheid voor stimulatie van KCl, histamine en αβ-methyleenadenosine 5'-trifosfaat20. In vivo verminderde NMP-remming de gevoeligheid voor mechanische en pijnprikkels zonder effecten op de thermische sensatie20. Deze bevindingen tonen aan dat de NMP een belangrijke regulator is van mechanische, pijn- en jeukgevoelens, en een potentieel therapeutisch doelwit voor pijnbestrijding20. De specifieke mechanismen die NMP-activiteit koppelen aan pijnontwikkeling in verschillende ziektecontexten blijven echter slecht begrepen. Daarom is verder onderzoek naar de dynamiek en functie van NMP-expressie bij pijn- en neuropathie-geassocieerde aandoeningen gerechtvaardigd.
Hier beschrijft dit artikel een robuuste workflow (Figuur 1) voor het identificeren en isoleren van NMP+ DRG-neuronale populaties. Deze benadering maakt celtypespecifiek onderzoek van de dynamiek van NMP-expressie mogelijk met behulp van FACS-sortering, scRNA-seq en immunokleuring. Deze benaderingen maken een analyse met hoge resolutie van NMP-expressie op een celtype-specifieke manier mogelijk, die kan worden gebruikt om de rol van de NMP in normale en verschillende pijngerelateerde aandoeningen te onderzoeken.