冷！多地降温降雪天气仍将持续…Neuron：研究发现对寒冷敏感性的神经环路调控机制

近日，来自瑞士苏黎世大学药理学和毒理学研究所的Hendrik Wildner教授团队在Neuron 杂志在线发表了题为“Inhibitory Kcnip2 neurons of the spinal dorsal horn control behavioral sensitivity to environmental cold”的研究，他们开发出一种新的工具“roxed Cre”，用于交叉靶向脊髓背角抑制的Kcnip2神经元，表明这些神经元是控制小鼠对环境寒冷敏感性的神经环路的关键元件，也可能参与冷诱导的镇痛作用。

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对环境寒冷的正确感知对于生物避免局部组织损伤和防止长期暴露在低于生理温度的环境中可能危及生命的身体降温至关重要。有关寒冷的信息首先在脊髓的神经网络中处理，然后通过投射神经元进一步传递到大脑。这些投射神经元的输出由包含大量中间神经元的局部神经网络调制的。

在寒冷的情况下，这种中间神经元微调对寒冷的敏感性和反应。此外，它们的激活可能有助于降温诱导的镇痛。目前，人们对调节冷敏感性的中间神经元的身份知之甚少。作者之前的全基因组转录组筛查已经确定Kcnip2是位于背角II和III的一组主要抑制性中间神经元的标记基因。Abraira等人使用Kcnip2作为位于机械感觉背角的中间神经元的标记基因。Kcnip2是一种电压导向钾通道相互作用蛋白，其在心脏生理学中的作用已被广泛研究。除了最近被发现为视网膜神经节神经元的标记外，它在中枢神经系统的表达并没有引起太多的关注。

作者首先利用基于Dre-rox与Cre-loxP的双同源重组酶系统构建了在整个脊髓和外周感觉(背根神经节)神经元中表达功能性Cre的Kcnip2^roxCre;Hoxb8::Dre基因鼠，并利用ROSA26工具鼠验证了Kcnip2的表达情况。利用降钙素基因相关肽(CGRP)、vGluT3和蛋白激酶CG(PKCG)以及异凝素B4识别不同的背角板层，发现Kcnip2主要表达于III、III板层。Pax2标记显示Kcnip2大多数为抑制性神经元。

接下来作者构建了在脊髓和后脑标记Kcnip2抑制神经元的Kcnip2^roxCre;GlyT2::Dre基因鼠。利用白喉毒素消融Kcnip2后，作者对小鼠进行了一系列的感觉测试，发现其冷敏感性增加。矩形温度梯度 13°C–39°C中的温度偏好实验中，Kcnip2^GlyT2消融小鼠表现出对低温的明显厌恶，但在Kcnip2^GlyT2和对照小鼠之间的皮肤温度没有发现差异。

为了进一步了解Kcnip2^GlyT2神经元在冷敏感性调节中的作用，作者采用了化学遗传手段对其进行激活，Kcnip2^GlyT2-hM3Dq小鼠足底冷刺激反应潜伏期显著延长。上述实验表明Kcnip2^GlyT2神经元在脊髓冷处理中起着关键作用。

为了探究Kcnip2^GlyT2神经元的特意冷敏感性，作者对小鼠分别进行了冷诱导、热诱导以及机械力测试，发现有害的寒冷比其他感觉方式更有效地激活Kcnip2^GlyT2神经元。然后，作者使用针对Kcnip2^GlyT2神经元的全细胞记录，验证了从冷感觉纤维到Kcnip2^GlyT2神经元的兴奋性输入的存在，TRPM8激活剂ICLIN显著增加I-IIO板层Kcnip2^GlyT2神经元自发EPSCs的频率。

接下来，作者利用跨突触示踪剂小麦胚凝集素探究脊髓Kcnip2^GlyT2神经元的突触后靶点，发现突触后神经元主要位于I、II层。大约一半的突触后神经元表达兴奋性标记Lmx1b，另一半Pax2阳性。由于WGA标记的神经元可能包括伤害性输出神经元，作者结合了逆行标记的板层I输出神经元的靶向全细胞记录和背角Kcnip2^GlyT2神经元的光遗传刺激，发现Kcnip2^GlyT2神经元直接抑制I层的输出神经元。这可能是Kcnip2^GlyT2神经元参与冷诱导镇痛潜在机制。

Kcnip2^GlyT2神经元的化学激活显著减少了福尔马林实验中的伤害反应，并且可以减少坐骨神经慢性收缩损伤小鼠的冷痛，然而CNO注射并未降低机械超敏反应。这些结果表明脊髓Kcnip2^GlyT2神经元可能有助于冷却诱导的镇痛。

作者接下来测试了Kcnip2^GlyT2神经元的消融是否会抑制后爪发炎小鼠的冷却诱导镇痛。使用TRPM8激动剂薄荷醇干预后，消融Kcnip2^GlyT2神经元对基线或注射酵母多糖A后的热诱发戒断潜伏期没有影响，并且对薄荷醇诱导的镇痛也没有显著影响。这些数据表明，TRPM8阳性纤维不是冷却诱导的Kcnip2^GlyT2神经元激活的主要来源。

总 结总结

总而言之，本篇文献确定了一种调节对环境寒冷敏感性的脊髓神经元Kcnip2。对这些神经元进行化学刺激后，在小鼠身上观察到的一些变化表明，它们也参与了冷诱导的止痛，而它们的功能障碍可能会导致冷痛。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.10.008

参考文献

Albisetti et al., Inhibitory Kcnip2 neurons of the spinal dorsal horn control behavioral sensitivity to environmental cold, Neuron (2022),

编译作者：VickyW（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）

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