癢覺是一種獨特的、保守的感覺，在哺乳動物中可引起強烈的抓撓欲望。根據(jù)致癢源的不同，癢可分為化學(xué)癢和機械癢。從進(jìn)化學(xué)與生理學(xué)角度講，化學(xué)癢有助于我們?nèi)コ泻Φ拇碳?，機械癢有利于我們驅(qū)除飛舞的蚊蟲。然而對于患慢性瘙癢的病人，瘙癢引起的持續(xù)性抓撓會導(dǎo)致皮膚破損、感染，痛苦異常。
多巴胺作為單胺類遞質(zhì)之一，廣泛分布于大腦獎勵系統(tǒng)中，研究發(fā)現(xiàn)，其也在脊髓瘙癢的調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用，間腦A11核團(tuán)多巴胺神經(jīng)元投射至脊髓，并且是脊髓中多巴胺主要來源部位。然而，此多巴胺下行通路是否和如何調(diào)控脊髓癢覺信息傳遞仍然未知。
近日，歐洲分子生物學(xué)學(xué)會會刊EMBO Reports以長文Article形式在線發(fā)表了南通大學(xué)特種醫(yī)學(xué)研究院高永靜教授團(tuán)隊和南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院張志軍教授團(tuán)隊合作的論文“Descending dopaminergic pathway facilitates itch signal processing via activating spinal GRPR+?neurons”。該研究利用基因工程小鼠和病毒策略特異性標(biāo)記和調(diào)控A11至脊髓背角（SDH）的多巴胺神經(jīng)元（dopaminergicA11-SDH?neurons），發(fā)現(xiàn)dopaminergicA11-SDH?neurons通過激活DRD1神經(jīng)元與GRPR神經(jīng)元之間的微環(huán)路，促進(jìn)脊髓瘙癢信息傳遞，該發(fā)現(xiàn)為臨床治療慢性瘙癢提供了理論支持。研究生邵寒雨、劉川、宋豪林為論文的共同第一作者。該研究受國家自然科學(xué)基金重點項目、面上項目以及江蘇省自然科學(xué)基金等項目資助。
首先，研究者借助Cre/Loxp和Flpo/FRT雙重組酶策略標(biāo)記dopaminergicA11-SDH?neurons，在TH-Cre鼠SDH區(qū)注射AAVretro-DIO-Flpo病毒，A11區(qū)注射AAV-fDIO-GCaMP6s病毒，配合光纖記錄系統(tǒng)顯示急慢性癢覺激活了dopaminergicA11-SDH?neurons。
隨后，借助化學(xué)遺傳學(xué)特定抑制dopaminergicA11-SDH?neurons能緩解急慢性癢行為；而興奮dopaminergicA11-SDH?neurons則增強了急慢性癢行為，但未誘導(dǎo)出自發(fā)性癢行為。光遺傳學(xué)激活dopaminergicA11-SDH?neurons誘導(dǎo)延遲性放電頻率增加，但不能誘發(fā)脊髓多巴胺受體1（DRD1）神經(jīng)元產(chǎn)生動作電位。
在脊髓水平，研究團(tuán)隊借助病毒載體介導(dǎo)taCasp3在Drd1-Cre鼠SDH區(qū)過表達(dá)（AAV-DIO-taCasp3）以特異消除DRD1神經(jīng)元，結(jié)果顯示DRD1神經(jīng)元凋亡減輕了急慢性癢行為，化學(xué)遺傳特定抑制脊髓DRD1神經(jīng)元也產(chǎn)生了相同效應(yīng)；而化學(xué)遺傳特定興奮脊髓DRD1神經(jīng)元則增加了急慢性癢行為，并且能誘發(fā)自發(fā)癢行為。病毒消除脊髓DRD1神經(jīng)元緩解了A11-SDH 多巴胺下行投射易化的急慢性癢行為，提示脊髓DRD1神經(jīng)元介導(dǎo)了脊髓多巴胺下行通路的癢易化作用。
多重原位雜交和免疫熒光染色顯示，DRD1神經(jīng)元位于脊髓背角的II層，并且是興奮性神經(jīng)元。該研究用mGRASP技術(shù)在光鏡水平檢測突觸形成情況（GRASP技術(shù)是一類通過綠色熒光蛋白標(biāo)記突觸聯(lián)系的技術(shù)），結(jié)果顯示脊髓DRD1神經(jīng)元和脊髓GRPR神經(jīng)元（特定傳遞癢覺的神經(jīng)元）有突觸聯(lián)系。
光遺傳結(jié)合電生理技術(shù)顯示，光遺傳興奮脊髓DRD1神經(jīng)元能誘導(dǎo)脊髓GRPR神經(jīng)元產(chǎn)生興奮性突觸后電位（EPSPs）。灌流DNQX幾乎阻斷了光遺傳興奮脊髓DRD1神經(jīng)元誘導(dǎo)的脊髓GRPR神經(jīng)元興奮性突觸后電流（EPSCs）；TTX灌流也幾乎阻斷了此EPSCs，但4-AP能部分翻轉(zhuǎn)TTX阻斷的EPSCs。形態(tài)學(xué)技術(shù)檢測到約70%DRD1神經(jīng)元與GRP原位雜交探針共標(biāo)，幾乎不與GRPR探針共標(biāo)；單細(xì)胞PCR技術(shù)檢測也確定了70%DRD1神經(jīng)元含有癢特異多肽GRP。行為學(xué)結(jié)合藥理學(xué)方法顯示GRPR位于DRD1的下游。
綜上所述，該研究表明脊髓多巴胺下行通路調(diào)控脊髓DRD1神經(jīng)元釋放GRP和谷氨酸作用于脊髓GRPR神經(jīng)元，從而易化了脊髓癢覺信號的傳遞；特異干預(yù)此下行通路有望治療臨床慢性瘙癢。
工作總結(jié)圖：腦A11核團(tuán)中投射至脊髓背角（SDH）的多巴胺神經(jīng)元活化了脊髓DRD1神經(jīng)元，進(jìn)而易化脊髓癢覺信號傳遞；脊髓DRD1神經(jīng)元釋放GRP和谷氨酸激活脊髓GRPR神經(jīng)元。
和元助力
和元生物有幸為研究者提供實驗中使用的AAV載體，以實際行動助力神經(jīng)科學(xué)研究！
AAV-DIO-hM3Dq-mCherryAAV-DIO-hM4Di-mCherryAAV-DIO-taCasp3-TEVpAAV-DIO-hChR2-mCherryAAV-retro-DIO-FlpoAAV-fDIO-hM3Dq-mCherryAAV-fDIO-hM4Di-mCherryAAV-retro-FlpoAAV-fDIO-GCaMP6sAAV-fDIO-hChR2-mCherryAAV-DIO-pre-mGRASP-P2A-mCherryAAV-fDIO-post-mGRASP
原文鏈接：
http://doi.org/10.15252/embr.202256098
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