卫星胶质细胞（SGCs）是感觉神经元细胞体和初始轴突段的重要包裹结构，位于背根神经节（DRG）中，对调节神经元微环境起着关键作用。尽管DRG神经元的多样性已经被广泛确认，但SGCs的异质性仍然缺乏明确的定义。本研究首次对小鼠DRG中的SGCs异质性进行了全面的原位表征，通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）、免疫组化（IHC）、原位杂交和先进的成像技术，识别并验证了四种不同的SGCs亚型，并在它们的原生解剖背景下进行了空间定位。这些亚型包括：1）占主导地位的周围神经元包裹层，由传统上用于表征整个SGCs群体的标记蛋白定义，包括FABP7、KIR4.1、GS和CX43；2）OCT6阳性的SGCs，偶尔出现在周围神经元包裹层的镶嵌结构中，但主要包裹初始轴突段；3）缺乏传统标记蛋白、围绕非肽类神经元形成特异性包裹层的SCN7A阳性的SGCs，暗示其在痒信号传导中的作用；4）表达干扰素反应基因的SGCs，响应于单纯疱疹病毒（HSV），提示其可能在抗病毒保护中发挥作用。此外，对人类DRG进行了研究，观察到具有不同标记表达的内层和外层周围神经元包裹结构。这些结果为SGCs的异质性提供了新的见解，暗示这些亚型可能具有不同的功能特性，对神经元微环境具有重要意义。
SGCs以其独特的形态学特征著称，围绕着外周神经节中的神经元细胞体和初始轴突段形成薄层包裹。这种紧密接触使得胶质细胞与神经元之间能够进行双向通信，从而赋予SGCs维持神经元稳态和调节兴奋性的重要作用。对于DRG中的感觉神经元，代谢性疾病、化疗或神经损伤等病理条件会导致神经病理性疼痛，其特征是神经元的超兴奋性。已有研究表明，这些条件也涉及SGCs的反应性（“胶质增生”）在维持神经病理性疼痛表型中的作用，因此这些细胞可能成为疼痛治疗的潜在靶点。
SGCs的特征通常由一些特定的标记蛋白定义，这些标记蛋白在免疫组化中被广泛使用，称为“经典SGCs标记蛋白”。这些包括FABP7（脂肪酸结合蛋白7）、GS（谷氨酰胺合成酶）、CX43（连接蛋白43）和KIR4.1（ATP敏感的内向整流钾通道10）。近年来，SGCs异质性的证据逐渐增多，引发了一个重要问题：这些亚型是否以镶嵌模式存在于包裹层中，还是各自代表功能不同的同质包裹层。此外，关于SGCs与神经元亚型之间的关系也引起了广泛讨论。历史上，小鼠DRG神经元被分为大直径和小直径神经元。大直径的本体感觉神经元产生厚髓鞘的传入纤维（Aβ），表达神经丝蛋白（NFH）。相比之下，小直径的伤害性感觉神经元产生无髓鞘的C纤维或薄髓鞘的Aδ纤维。小直径神经元进一步细分为三类：表达CGRP和SP的肽类神经元、结合IB4的非肽类神经元（NP）以及表达酪氨酸羟化酶（TH）的神经元。后续研究利用无偏倚的转录组分析，对神经元亚型进行了更详细的分类，这与功能特性相关，包括一个不结合IB4的非肽类神经元亚型。类似进展也出现在人类DRG神经元的分类中，其中一些神经元亚型可能在人类中是独特的。
尽管神经元与SGCs亚型之间的关联可能为理解DRG中的感觉处理增添重要维度，但目前对SGCs异质性的证据主要来自转录组研究。本研究通过验证和关联经典SGCs标记蛋白与新发现的SGCs标记蛋白以及神经元标记蛋白，进一步明确了SGCs的异质性。我们识别并验证了不同SGCs亚型，包括：1）广泛存在的表达经典SGCs标记蛋白并形成神经元包裹层的SGCs（称为“经典SGCs”）；2）主要包裹初始轴突段的OCT6阳性的SGCs，偶尔出现在经典周围神经元包裹层的镶嵌结构中；3）缺乏经典SGCs标记蛋白、专门围绕非肽类神经元的SCN7A阳性的SGCs；4）表达干扰素反应基因的SGCs亚型，可能在防御针对DRG的病毒感染中发挥作用。
研究结果表明，至少有四个SGCs亚型在DRG中具有不同的空间分布。这些包括：广泛存在的“经典SGCs”，主要由表达经典标记蛋白并围绕神经元细胞体的SGCs组成；OCT6阳性的SGCs主要围绕初始轴突段，偶尔出现在经典周围神经元包裹层的镶嵌结构中；SCN7A阳性的SGCs专门围绕某些神经元亚型；以及表达干扰素反应基因的SGCs，可能与抗病毒保护相关。这些发现强调了理解胶质细胞异质性与神经元微环境关系的重要性，并可能为感觉和免疫相关疾病提供新的治疗靶点。
在进一步研究中，我们发现SCN7A阳性的SGCs主要围绕小直径神经元，这表明它们可能与特定的神经元亚型相关。为了明确这些神经元是否属于不同的DRG神经元亚群，我们利用深度学习工具DeepFlash2对数千个神经元细胞体进行了分割，并将其特征与SCN7A阳性的SGCs包裹情况相关联。结果显示，经典SGCs标记蛋白（如FABP7、KIR4.1、CX43和GS）标记了90%至95%的神经元包裹层，且这些标记蛋白的共表达几乎完全重叠。相比之下，SCN7A阳性的SGCs主要围绕小直径神经元，而不包括大直径神经元。此外，我们还观察到SCN7A阳性的SGCs包裹的小直径神经元，其直径分布明显偏向于较小的神经元，而经典SGCs标记蛋白包裹的神经元直径分布则与总神经元群体相似。这些结果支持了SGCs异质性可能与特定神经元亚型的功能差异相关。
在进一步分析中，我们发现SCN7A阳性的SGCs与非肽类神经元亚型之间存在显著关联。通过标记蛋白和免疫组化技术，我们确认了SCN7A阳性的SGCs主要围绕非肽类神经元，特别是IB4结合和Plexin C1阳性的神经元。这一发现提示SCN7A阳性的SGCs可能在痒信号传导中发挥重要作用，因为所有非肽类神经元亚型均参与痒觉感知。此外，SCN7A阳性的SGCs并不包围所有非肽类神经元，仅包围其中一部分，这可能表明这些SGCs的特异性包裹结构在非肽类神经元的功能调节中具有重要意义。
在对人类DRG的研究中，我们发现SGCs的异质性同样存在。与小鼠不同，人类DRG中的神经元周围存在两层结构，外层由SCN7A阳性的SGCs构成，而内层则由经典SGCs标记蛋白构成。这种双层结构可能与神经元的直径相关，外层通常围绕较大的神经元，而内层则围绕较小的神经元。尽管SCN7A信号在神经元周围存在，但并未沿着轴突延伸，这表明这些细胞并非施万细胞。这种双层结构可能反映出人类DRG中更为复杂和特化的胶质细胞组织和功能。此外，我们还发现人类SGCs与小鼠SGCs在某些功能上存在差异，例如钾通道组成和整体转录组特征。
本研究还揭示了SGCs异质性在人类DRG中的潜在功能意义。尽管在小鼠中，SGCs主要围绕非肽类神经元，但在人类中，SCN7A阳性的SGCs可能在所有神经元周围存在，包括大直径神经元。这种现象提示了物种间的重要差异，可能对研究神经病理性疼痛和相关疾病具有重要意义。同时，我们发现人类SGCs与经典标记蛋白的表达模式可能与小鼠不同，这可能意味着在研究人类SGCs时需要考虑不同的标记组合以识别更多亚型。
总的来说，本研究首次在小鼠DRG中对SGCs的异质性进行了空间分布的系统分析，揭示了SGCs在健康和疾病中的潜在功能。我们描述了四种SGCs亚型，包括：1）表达经典SGCs标记蛋白的“经典SGCs”，占所有周围神经元包裹层的90%至95%；2）围绕初始轴突段的OCT6阳性的SGCs，偶尔出现在经典周围神经元包裹层的镶嵌结构中；3）专门围绕非肽类神经元亚型的SCN7A阳性的SGCs，暗示其在痒信号传导中的作用；4）表达干扰素反应基因的SGCs亚型，可能在防御病毒感染中发挥作用。这些发现强调了理解胶质细胞异质性与神经元微环境关系的重要性，并可能为感觉和免疫相关疾病提供新的治疗靶点。
