【Science】癢呀，環(huán)路呀，反正有大把時光！
歌曲《癢》唱出了人們的心聲，越癢越搔、越搔越癢！
日常生活中，九游會j9經常與癢打交道，小到蚊蟲叮咬，大到熱痱難忍。其實，癢是九游會j9機體非常重要的自我保護機制，它能告訴九游會j9某些不好的事情發(fā)生了。但是，與疼痛一樣，如果癢由急性的變成了慢性的，就是非常影響生活質量的醫(yī)學問題了。怎么解決令人頭疼的慢性癢？九游會j9首先得了解癢是如何產生的。
近年來，癢的研究日益火熱，自陳宙峰研究員發(fā)現(xiàn)了癢覺在脊髓層面的分子機制[1]，大量研究力圖研究癢的機制，但九游會j9對癢的神經環(huán)路知之甚少。目前已知的是，脊髓向丘腦或臂旁核的投射可能參與癢的傳遞，但不同的脊髓上行傳遞通路在癢的信息處理中的功能機制并不清楚。
2017年8月18日，Science雜志刊登了中科院神經科學研究所孫衍剛研究員組的最新重要工作，發(fā)現(xiàn)了癢的神經環(huán)路及其功能機制[2]，極大提高了人們對該領域的認知。
九游會j9生物 有幸為這項重要工作提供了大量優(yōu)質、高效的AAV病毒工具載體！
實驗結果：
1. 脊髓-臂旁核投射參與癢的信號處理
作者首先使用Retrobeads逆向標記了脊髓-臂旁核的投射，同時給予小鼠癢刺激（組胺），結果發(fā)現(xiàn)在癢刺激給出后，脊髓背側神經元的c-Fos表達量明顯上升，且c-Fos表達上升的神經元與逆向標記的脊髓-臂旁核投射發(fā)生一定程度的重合（圖1）。c-Fos代表了神經元的活動，表明脊髓-臂旁核投射確實參與了癢信息的處理。
圖1 脊髓-臂旁核投射神經元在癢的過程中活動增強
為了進一步檢驗脊髓-臂旁核的投射在癢誘發(fā)的搔癢行為中起到如何作用，作者利用光遺傳學手段進行研究。借助AAV病毒載體，作者在脊髓神經元表達eNpHR3.0這種抑制性的光敏感通道（圖2），并通過在臂旁核植入光纖，抑制脊髓-臂旁核的投射，發(fā)現(xiàn)抑制該通路會明顯減少組胺或氯喹導致的小鼠搔癢行為（圖2），同時小鼠的運動沒有收到影響。
根據(jù)之前陳宙峰研究員和孫衍剛研究員的重要研究[1]，脊髓中表達胃腸道釋放素受體（GRPR）的神經元對于癢的信號處理非常關鍵，文章接下來分析了該類神經元在脊髓-臂旁核投射通路中的作用。
通過構建GRPR-icreERT2的模型鼠，配合AAV-DIO-ChR2-EYFP病毒載體，作者在GRPR陽性神經元中表達了興奮性光敏感通道ChR2。作者發(fā)現(xiàn)GRPR陽性神經元更可能是一種局部的中間神經元；而通過記錄脊髓-臂旁核投射神經元的電生理活動，文章進一步發(fā)現(xiàn)GRPR神經元單突觸直接投射到脊髓背側神經元，而后投射到臂旁核完成癢的傳遞（圖3）。
2. 藥物遺傳學技術抑制臂旁核神經元能夠緩解搔癢行為
找到這樣一條參與癢的通路后，作者重點驗證這條通路在癢感受過程中的功能。
首先，搔癢產生后，臂旁核神經元的活動顯著上升（c-Fos表達上調，圖4A-C）。而后，通過在臂旁核神經元利用AAV載體表達GCaMP6s（鈣敏感蛋白），作者借助光纖記錄采集了臂旁核神經元在癢感受中的活動，發(fā)現(xiàn)癢覺抓撓行為中，臂旁核神經元活動增多（圖4D-G）。
為驗證臂旁核神經元活動與搔癢行為的關系，進一步的實驗采用化學遺傳學（DREADD）手段，借助AAV載體在雙側臂旁核表達抑制性化學敏感通道hM4Di，結果發(fā)現(xiàn)給予動物CNO激活hM4Di受體后，小鼠在癢刺激之后的搔癢行為明顯減少（圖5）。
3. 癢誘發(fā)的搔癢行為依賴于臂旁核谷氨酸能神經元活動
最后，文章檢測了上述傳遞的突觸傳遞機制。
通過檢測臂旁核神經元由癢刺激激活c-Fos表達的細胞與Vglut2或Gad1共標的情況，可以提示參與癢傳遞的臂旁核神經元絕大部分都是Vglut2陽性的谷氨酸能神經元（圖6）。
隨后，通過在Vglut2基因雙側插入loxP的轉基因鼠雙側臂旁核注射AAV-Cre病毒，作者在這些神經元敲除了Vglut2基因，從而阻斷了臂旁核谷氨酸能神經元的活動（圖7）。
結果發(fā)現(xiàn)，上述操作顯著減少了小鼠對癢刺激的搔癢行為，對于慢性搔癢的DNFB模型，也有同樣的抑制效果（圖8）。
實驗結論：
癢是臨床常見的不良癥狀，過去的研究已經對癢相關的分子和神經機制進行了研究，但是對于癢的神經環(huán)路知之甚少。穆迪博士和孫衍剛研究員的本篇重要文章發(fā)現(xiàn)了與癢相關的脊髓-臂旁核神經環(huán)路，為癢的研究帶來了新的認識。此外，對于癢的通路解析是足以寫入教科書的工作，九游會j9恭喜孫研究員的工作順利發(fā)表。/p>
文中大量使用AAV病毒載體，搭載光遺傳、化學遺傳、鈣成像、Cre-LoxP基因敲除等策略進行全方位的環(huán)路解析和功能解析，這種策略已經成為此類研究的常用思路和典范。
文中使用的主要AAV病毒載體舉例：
AAV-hSyn-Cre-EGFP文中參考文獻：
[1] Sun YG, Zhao ZQ, Meng XL, Yin J, Liu XY, Chen ZF. Cellular basis of itch sensation. Science. 2009;325(5947):1531-4.
