炎炎夏日,蚊虫叮咬导致瘙痒难耐总是令人心烦意乱。瘙痒是生活中常见的引起人搔抓欲望的一种令人不愉快的感受。与之相似的同位伤害性感觉还有疼痛。瘙痒与疼痛尽管是截然不同的两种的感受,但一直以来痛痒都密切联系在一起,在成语中不乏两者联立的成语,如“痛痒相关”、“无关痛痒”、“不痛不痒”等。而在神经生理领域,痛觉和痒觉之间的神经调控关系一直没有定论,甚至在痛觉和痒觉是否属于同一种感觉上都没有达成广泛共识。相继提出诸如特异性理论(specificity theory)、强度理论(intensity theory)、选择性理论(selectivity theory)、模式理论(pattern theory)等。2022年7月29日,陆军军医大学基础医学院李红丽、隋建峰、吴广延课题组在 Science Advances 在线发表题为 Itch-specific neurons in the ventrolateral orbital cortex selectively modulate the itch processing 的研究,揭示了眶额叶皮层(VLO)内存在选择性调控瘙痒的特异性神经元。
一、通过Tet-Off技术选择性标记瘙痒或疼痛神经元
研究人员首先通过设置系列对比实验,验证了Tet-Off技术标记瘙痒-搔抓时活跃神经元的有效性。
二、通过在体光纤记录、光/化学遗传学验证标记的神经元特异性
在标记疼痛或瘙痒特异性神经元的基础上,研究人员首先通过在体光纤记录观察到,当大动物被注射致痒剂时(5-HT、Compound 48/80、氯喹),只有瘙痒特异性神经元的钙信号强度提升,并且该群神经元钙信号在大鼠被注射致痛剂(AITC)时没有变化。相似的特异性活跃,也在VLO疼痛特异性神经元上被观察到。进一步,通过光遗传学技术和化学遗传学技术调控这两类神经元分析对动物瘙痒/疼痛行为的影响。当抑制瘙痒神经元时,明显影响动物的瘙痒行为,但不影响疼痛行为。此外,直接兴奋瘙痒神经元时,仅增强动物的瘙痒行为而不改变疼痛行为。这一结果也在调控疼痛神经元上被发现。这些行为实验结果,揭示了瘙痒与疼痛在VLO脑区可能是被两群不同的神经元分别调控。三、Tet-Off标记结合c-Fos免疫荧光染色确定VLO脑区疼、痒特异性神经元不共标
在上述行为学实验结果的基础上,研究人员进一步通过结合c-Fos免疫荧光染色,在相同动物上实现区别标记瘙痒神经元与疼痛神经元,进一步证实VLO脑区瘙痒神经元与疼痛神经元在空间位置上不共标,动物的瘙痒与疼痛由VLO脑区两群不同的神经元分别调控。该研究通过Tet-Off技术与钙成像、光遗传学、化学遗传学结合,在大脑层面研究了眶额叶皮层中两群不同的神经元区别调控瘙痒与疼痛行为。尽管不论是外周层面还是大脑层面瘙痒与疼痛之间的神经调控机制尚未完全清楚,但通过Tet-Off标记方法仍然为今后比较研究两群功能相近的神经元提供了可行之路。陆军军医大学江山、王屹松为该论文的共同第一作者;陆军军医大学李红丽教授、隋建峰教授、吴广延博士为该论文的共同通讯作者。原文链接:
http://doi.org/10.1126/sciadv.abn4408
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