上海生科院癢覺傳導(dǎo)機制研究取得重要成果

　　8月18日，《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所、中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)**創(chuàng)新中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點實驗室孫衍剛研究組題為《癢覺的中樞環(huán)路》的研究論文。本文威正翔禹/締一生物為您分析上海生科院癢覺傳導(dǎo)機制研究取得重要成果。

    該研究利用光遺傳學(xué)、藥理遺傳學(xué)、在體光纖鈣成像、腦片電生理等技術(shù)手段，解析了癢覺信息傳遞的神經(jīng)環(huán)路機制。該項研究發(fā)現(xiàn)癢覺經(jīng)由脊髓傳遞到臂旁核，從而誘導(dǎo)抓撓行為。該研究**揭示了癢覺從脊髓傳遞到大腦的一條重要環(huán)路，為深入揭示癢覺信息加工的腦內(nèi)環(huán)路機制及探索慢性癢的治療方案提供了重要基礎(chǔ)。

　　癢是一種令人不愉快的感覺，通常引起抓撓行為。皮膚病、肝病等患者經(jīng)常出現(xiàn)慢性瘙癢癥狀，并且與其相伴的難以克制的長期搔抓行為可導(dǎo)致嚴(yán)重的皮膚和組織損傷。慢性瘙癢還經(jīng)常引起睡眠障礙等，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。癢的機制尚不清楚，致使針對慢性癢治療的藥物開發(fā)嚴(yán)重滯后。因此，癢覺機制的研究已經(jīng)成為目前醫(yī)學(xué)與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的熱點之一。近年來，科學(xué)家對脊髓水平的癢覺信息處理的分子和細(xì)胞機制已經(jīng)有了較為深入的認(rèn)識。然而，癢覺信息如何從脊髓傳遞到大腦并不清楚。這是癢覺研究領(lǐng)域的核心問題之一。

　　為解決這一核心問題，孫衍剛研究組研究了脊髓水平的癢覺細(xì)胞是如何將癢覺信息傳遞到大腦的。以往的研究發(fā)現(xiàn)，脊髓中的一類癢覺細(xì)胞表達(dá)胃泌素釋放肽受體（gastrin-releasing peptide receptor，GRPR）。孫衍剛研究組發(fā)現(xiàn)這類神經(jīng)元并不直接將癢覺信息傳遞到大腦。

　　由于臂旁核在癢覺信息處理過程中被激活，研究人員推測，脊髓水平這些GRPR陽性的神經(jīng)元可能通過與一類直接投射到臂旁核的神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系，從而間接地將癢覺信息傳遞到大腦。為了驗證這一假說，他們構(gòu)建了GRPR神經(jīng)元轉(zhuǎn)基因小鼠，并表達(dá)光敏感通道。光激活脊髓中的GRPR陽性神經(jīng)元可以在投射到臂旁核的細(xì)胞中誘導(dǎo)產(chǎn)生興奮性突觸后電流（圖1A，B）。這提示脊髓水平GRPR陽性神經(jīng)元可以通過激活投射到臂旁核的神經(jīng)元間接地向臂旁核傳遞癢覺信息。

　　那么脊髓到臂旁核的通路是否真正參與癢覺信息處理呢？通過光遺傳學(xué)技術(shù)操控脊髓到臂旁核環(huán)路的活性，研究人員發(fā)現(xiàn)抑制該環(huán)路可以減少癢覺誘發(fā)的抓撓行為（圖1 C，D）。研究組進(jìn)一步研究了臂旁核在癢覺信息處理中的作用。通過在體光纖鈣成像、胞外電生理記錄等技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)臂旁核細(xì)胞的活性在癢覺誘發(fā)抓撓行為的過程中顯著升高（圖1E）。此外，他們也從行為學(xué)水平證實了抑制臂旁核同樣可以減少癢覺抓撓行為（圖1F，G）。這說明臂旁核的確對癢覺誘發(fā)抓撓行為是必要的。

　　該項研究工作**揭示了一條從脊髓向大腦傳遞癢覺信息的長程神經(jīng)環(huán)路（圖2），證明了臂旁核是癢覺信息處理環(huán)路中的關(guān)鍵節(jié)點，并且進(jìn)一步闡明了該腦區(qū)在慢性癢和過敏性癢中的重要作用。該研究為深入解析癢覺信息在大腦中如何進(jìn)行加工處理奠定了基礎(chǔ)，并為尋找潛在治療靶點提供了新的方向。

　　該項工作主要由博士研究生穆迪和鄧娟在孫衍剛指導(dǎo)下完成，課題組的其他成員積極參與，并得到了第四軍醫(yī)大學(xué)教授李輝的大力協(xié)助。本工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金、青年千人計劃和中科院百人計劃的支持和資助。

　　圖1 脊髓-臂旁核環(huán)路參與癢覺信息傳遞。（A）脊髓電生理記錄示意圖。（B）電生理記錄顯示光誘發(fā)的興奮性突觸后電流，上圖黑色為加藥前，紅色為加入拮抗劑后電流減小，下圖為統(tǒng)計圖。（C, D）光遺傳學(xué)抑制脊髓到臂旁核投射降低組胺引起抓撓行為。C圖為36分鐘抓撓行為，黃色區(qū)域數(shù)據(jù)點為給予黃色激光抑制的抓撓行為，eNpHR3.0實驗組明顯低于對照組，D圖為統(tǒng)計結(jié)果。（E）在組胺模型中，光纖鈣成像記錄臂旁核神經(jīng)元的興奮性與抓撓行為有相關(guān)性。（F）在臂旁核中注射實驗組與對照組腺相關(guān)病毒的表達(dá)情況。（G）藥理遺傳學(xué)抑制臂旁核對癢覺誘發(fā)的抓撓行為的影響。上圖為實驗流程圖，下圖為抑制臂旁核明顯降低組胺與氯喹誘發(fā)的抓撓行為。

　　圖2 癢覺信息從脊髓到大腦傳遞通路示意圖。脊髓中介導(dǎo)癢覺信息的GRPR神經(jīng)元通過興奮性突觸將癢覺信息傳遞給脊髓投射神經(jīng)元，再由這些興奮性投射神經(jīng)元傳遞到臂旁核腦區(qū)。

    綜上所述，您是不是已經(jīng)對上海生科院癢覺傳導(dǎo)機制研究取得重要成果，有所了解。如果還有其他疑問，請咨詢威正翔禹/締一生物資深專家免費熱線：400-166-8600。