時(shí)間：2022-08-01 熱度：

炎炎夏日，蚊蟲叮咬導(dǎo)致瘙癢難耐總是令人心煩意亂。瘙癢是生活中常見的引起人搔抓欲望的一種令人不愉快的感受。與之相似的同位傷害性感覺疼痛。瘙癢與疼痛盡管是截然不同的兩種感受，但一直以來痛癢都密切聯(lián)系在一起，其中不乏兩者聯(lián)立的成語，如“痛癢相關(guān)”、“無關(guān)痛癢”、“不痛不癢”等。

 

而在神經(jīng)生理領(lǐng)域，痛覺和癢覺之間的神經(jīng)調(diào)控關(guān)系一直沒有定論,甚至在痛覺和癢覺是否屬于同一種感覺上都沒有達(dá)成廣泛共識(shí)。相續(xù)提出諸如特異性理論（specificity theory）、強(qiáng)度理論（intensity theory）、選擇性理論（selectivity theory）、模式理論（pattern theory）等。

2022年7月29日陸軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院李紅麗、隋建峰、吳廣延團(tuán)隊(duì)在《Science Advances》（IF=14.957）在線發(fā)表題為“Itch-specific neurons in the ventrolateral orbital cortex selectively modulate the itch processing”的研究，揭示了眶額葉皮層（VLO）內(nèi)存在選擇性調(diào)控瘙癢的特異性神經(jīng)元。
 

結(jié)果

VLO神經(jīng)元參與瘙癢和痛覺調(diào)制 

腹外側(cè)眶皮層 (ventrolateral orbital cortex, VLO) 是眶皮層(orbital cortex)的主要組成，參與痛覺感受和痛覺調(diào)制。神經(jīng)影像學(xué)研究顯示，眶皮層在瘙癢處理過程中被激活。然而，VLO在瘙癢調(diào)制中的作用仍不清楚?；诖?，研究者首先借助化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，抑制VLO神經(jīng)元顯著降低了動(dòng)物搔抓行為及痛覺相關(guān)行為，提示了VLO神經(jīng)元在瘙癢和疼痛調(diào)制的重要作用。

 

通過Tet-Off技術(shù)選擇性標(biāo)記瘙癢神經(jīng)元
 

VLO不同的神經(jīng)元群體在參與瘙癢和痛覺調(diào)制中是否發(fā)揮不同的作用呢？為解答這一問題，研究者引入c-Fos的標(biāo)記體系和Tet-Off系統(tǒng)，以探究VLO中是否存在特異性參與瘙癢調(diào)制的神經(jīng)元。作者將rAAV2/9-c-Fos-tTA 和rAAV2/9-TRE-tight-mCherry混合注射VLO，在此系統(tǒng)中，mCherry的表達(dá)需要tTA和TRE啟動(dòng)子結(jié)合，給予動(dòng)物強(qiáng)力霉素（Dox）后，tTA和Dox結(jié)合的復(fù)合體不能和TRE結(jié)合，mCherry不表達(dá)，因此，只有在停止給予Dox后，被激活的VLO神經(jīng)元表達(dá)mCherry。
 

 

基于此系統(tǒng)，研究人員通過設(shè)置系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了Tet-Off技術(shù)標(biāo)記瘙癢-搔抓時(shí)活躍神經(jīng)元的有效性。

 

VLO中不同神經(jīng)元分別調(diào)控瘙癢與疼痛行為
 

在標(biāo)記疼痛或瘙癢特異性神經(jīng)元的基礎(chǔ)上，研究人員在VLO混合注射rAAV2/9-c-Fos-tTA和rAAV2/9-TRE-tight-jGCaMP7s病毒載體并埋入光纖，同時(shí)給予Dox處理，接下來，連續(xù)3天停止給予Dox藥物后，注射5-HT致癢劑后繼續(xù)給予含Dox的飼料飼養(yǎng)。通過在體光纖記錄觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動(dòng)物被注射致癢劑（5-HT、Compound 48/80、氯喹）時(shí)，只有瘙癢特異性神經(jīng)元的鈣信號(hào)強(qiáng)度提升，并且該群神經(jīng)元鈣信號(hào)在動(dòng)物被注射致痛劑（AITC）時(shí)沒有變化。相似的特異性活躍，也在VLO疼痛特異性神經(jīng)元上被觀察到。

 

進(jìn)一步，研究者通過光遺傳學(xué)技術(shù)和化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)調(diào)控這兩類神經(jīng)元分析對(duì)動(dòng)物瘙癢/疼痛行為的影響?；瘜W(xué)遺傳學(xué)抑制瘙癢神經(jīng)元時(shí)，可顯著降低動(dòng)物搔抓行為，但不影響疼痛行為。
 

同時(shí)，光遺傳直接激活瘙癢神經(jīng)元時(shí)，僅增強(qiáng)動(dòng)物的瘙癢行為而不改變疼痛行為。這一結(jié)果也在調(diào)控疼痛神經(jīng)元上被發(fā)現(xiàn)。這些行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，揭示了瘙癢與疼痛在VLO腦區(qū)可能是被兩群不同的神經(jīng)元分別調(diào)控。
 

VLO腦區(qū)痛/癢特異性神經(jīng)元不共標(biāo)

最后，研究人員通過Tet-Off技術(shù)結(jié)合c-Fos免疫熒光染色，在相同動(dòng)物上實(shí)現(xiàn)區(qū)別標(biāo)記瘙癢神經(jīng)元與疼痛神經(jīng)元，證實(shí)VLO腦區(qū)瘙癢神經(jīng)元與疼痛神經(jīng)元在空間位置上不共標(biāo)，動(dòng)物的瘙癢與疼痛由VLO腦區(qū)兩群不同的神經(jīng)元分別調(diào)控。
 

總結(jié)

該研究通過c-Fos標(biāo)記技術(shù)、Tet-Off技術(shù)與鈣成像、光遺傳學(xué)、化學(xué)遺傳學(xué)結(jié)合，在大腦層面研究了眶額葉皮層中兩群不同的神經(jīng)元區(qū)別調(diào)控瘙癢與疼痛行為。盡管不論是外周層面還是大腦層面瘙癢與疼痛之間的神經(jīng)調(diào)控機(jī)制遠(yuǎn)未完全清楚，但通過Tet-Off標(biāo)記方法仍然為今后比較研究?jī)扇汗δ芟嘟纳窠?jīng)元提供了可行之路。
 

陸軍軍醫(yī)大學(xué)江山、王屹松為該論文的共同第一作者；陸軍軍醫(yī)大學(xué)李紅麗教授、隋建峰教授、吳廣延博士為該論文的共同通訊作者。

借助即刻早基因c-Fos標(biāo)記技術(shù)和Tet系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)記活動(dòng)相關(guān)細(xì)胞集群，并對(duì)這群細(xì)胞進(jìn)行特定時(shí)間的基因調(diào)控或生理操作。這套巧妙的設(shè)計(jì)為活動(dòng)相關(guān)細(xì)胞集群的研究提供了思路，也被多個(gè)領(lǐng)域科學(xué)家廣泛應(yīng)用。九游會(huì)j9生物有幸為研究者提供實(shí)驗(yàn)中使用的大量AAV病毒載體，助力神經(jīng)科學(xué)研究！