单细胞多组学测序揭示肠道微生物代谢物丁酸盐在疼痛调控中的细胞特异性转录组和染色质可及性特征

疼痛是颞下颌关节（TMJ）紊乱最常见的症状，因其复杂性和有限的治疗选择而带来显著的临床挑战。我们先前的研究表明，肠道微生物群衍生的丁酸盐对于调节TMJ疼痛至关重要。本研究探讨了其潜在机制，发现口服丁酸盐前体药物三丁酸甘油酯不仅能显著缓解TMJ疼痛，还能逆转TMJ疼痛状态下脊髓三叉神经尾侧核（Sp5C）组蛋白乙酰化的降低。通过单细胞多组学测序，我们在单细胞分辨率下分析了Sp5C细胞的基因表达和染色质可及性。生物信息学分析显示，TMJ疼痛破坏了Sp5C中四种细胞类型中Nop14、Matk、Idh3b、Ndst2和Tomm6的表达及染色质可及性，而这些改变通过三丁酸甘油酯治疗得以逆转。具体而言，Nop14在TMJ疼痛条件下其启动子区域染色质可及性增加，而在Sp5C中敲低Nop14可恢复组蛋白乙酰化并缓解TMJ疼痛。综上所述，我们的研究揭示了丁酸盐介导的TMJ疼痛表观遗传调控背后的细胞类型特异性基因调控机制，这表明靶向肠道微生物群代谢物可能为TMJ紊乱开发一种非阿片类新型疗法。