瘙癢是一種保護(hù)性感覺，瘙癢是由周圍感覺神經(jīng)元檢測到的瘙癢誘導(dǎo)刺激，傳遞至脊髓背角，再進(jìn)一步傳遞到大腦，最終形成意識感知。已知多種神經(jīng)肽在脊髓中發(fā)揮作用，參與瘙癢的傳遞。盡管已經(jīng)提出了特定類型的細(xì)胞可能是瘙癢的基礎(chǔ)，但瘙癢的神經(jīng)機制仍然不清楚。

基于此，美國匹茲堡疼痛研究中心和神經(jīng)生物學(xué)系Sarah E. Ross研究團(tuán)隊在Science Advances雜志發(fā)表了“Kappa opioids inhibit spinal output neurons to suppress itch”揭示了κ阿片類藥物通過抑制脊髓輸出神經(jīng)元來抑制瘙癢。

作者使用了雙光子 Ca2+成像技術(shù)來觀察被瘙癢誘導(dǎo)劑激活的神經(jīng)元群體，發(fā)現(xiàn)了一個由多種瘙癢刺激所招募的脊髓中間神經(jīng)元的匯聚群體，這些中間神經(jīng)元是表達(dá)胃泌素釋放肽受體（GRPR）的神經(jīng)元的一個子集。此外，發(fā)現(xiàn)瘙癢是通過表達(dá)GRPR的脊髓輸出神經(jīng)元傳遞到大腦的，這些神經(jīng)元靶向臂旁外側(cè)核（LPB）。然后，展示了κ阿片受體激動劑鹽酸納呋拉啡通過選擇性抑制GRPR SPB（spinoparabrachial ）神經(jīng)元來緩解瘙癢。

圖一 瘙癢肽在淺層背角神經(jīng)元中誘發(fā)的持續(xù)活動與抓撓行為相平行

作者使用了雙光子 Ca2+成像探究在淺層背角的脊髓興奮性神經(jīng)元中觀察群體水平的活動，使用glut2Cre;RosaGCaMP6s小鼠轉(zhuǎn)基因小鼠，在興奮性神經(jīng)元中靶向表達(dá)GCaMP6s。GRP、生長抑素和SP是三種神經(jīng)肽，當(dāng)注入鞘內(nèi)時會引起抓撓行為。在將GRP應(yīng)用到脊髓后，觀察到大約60%的淺層背角興奮性中間神經(jīng)元活動持續(xù)至少20分鐘。SP的應(yīng)用可以激活表達(dá)NK1R的神經(jīng)元，以及NK1R神經(jīng)元活動下游激活的神經(jīng)元。然而，與GRP不同的是，SP只激活了6%的興奮性中間神經(jīng)元，并且這種活動很短暫，持續(xù)約5分鐘，即NK1R在激活后會迅速內(nèi)化。然后作者評估了對GRP和SP的反應(yīng)的SPBN活動。對于每種肽類，脊髓輸出神經(jīng)元中活動的總體時間過程與在興奮性中間神經(jīng)元中觀察到的活動時間過程大致相似。由于瘙癢感覺會引起抓撓，接下來探究了脊髓興奮性中間神經(jīng)元和投射神經(jīng)元活動的持續(xù)時間是否與肽類引起的抓撓持續(xù)時間一致。該研究表明瘙癢肽導(dǎo)致神經(jīng)元的持續(xù)興奮，這與動物的抓撓行為相對應(yīng)。

圖二 一部分GRPR神經(jīng)元對多種引起瘙癢的刺激物和作用于脊髓的肽類物質(zhì)都有反應(yīng)

作者接下來使用皮下注射復(fù)合物48/80作為蕁麻疹（hives）模型，這種情況是由皮膚肥大細(xì)胞的脫顆粒作用和包括組胺、血清素和蛋白酶在內(nèi)的多種內(nèi)源性瘙癢物質(zhì)的釋放引起的，以可視化那些響應(yīng)皮膚瘙癢的神經(jīng)元，并確定皮膚上的瘙癢輸入是否激活了與脊髓應(yīng)用的肽類相同的匯聚的脊髓興奮性神經(jīng)元群體。作者使用Ca2+成像可視化對皮下注射復(fù)合物48/80有反應(yīng)的脊髓神經(jīng)元。復(fù)合物48/80在大約35%的所有淺層背角興奮性神經(jīng)元中引起活動，該活動在5分鐘內(nèi)達(dá)到峰值，并持續(xù)至少30分鐘。這與復(fù)合物48/80引起的抓撓持續(xù)時間一致。激活復(fù)合物48/80反應(yīng)性神經(jīng)元最大百分比的配體是GRP。與對復(fù)合物48/80的反應(yīng)活動最強烈相關(guān)的受體是GRPR，GRPR神經(jīng)元對復(fù)合物48/80的反應(yīng)幅度也比缺乏GRPR的神經(jīng)元更大。因此，盡管GRPR神經(jīng)元是所有復(fù)合物48/80反應(yīng)性神經(jīng)元的一個子集，但它們代表可視化的細(xì)胞類型中最豐富和反應(yīng)最靈敏的類型。這些分析表明，一部分GPRR神經(jīng)元對兩種刺激有編碼反應(yīng)，一種是皮膚瘙癢原，另一種是作用于脊髓的肽類物質(zhì)，并確定GRPR瘙癢肽反應(yīng)性中間神經(jīng)元是對復(fù)合物48/80反應(yīng)的主要興奮性細(xì)胞類型。

圖三 κ阿片類藥物通過抑制GRPR SPBNs來抑制瘙癢行為

κ阿片類藥物激動劑納呋拉啡在日本已被批準(zhǔn)用于治療伴隨肝腎功能衰竭的瘙癢癥。盡管目前尚不清楚納呋拉啡發(fā)揮止癢效果的具體細(xì)胞類型，但研究表明，鞘內(nèi)注射納呋拉啡能夠減少動物模型中的多種瘙癢類型，包括氯喹和組胺引起的瘙癢，這表明脊髓中的細(xì)胞可能參與了這一過程。實驗發(fā)現(xiàn)，預(yù)先用鞘內(nèi)納呋拉啡處理的小鼠對復(fù)合物48/80和氯喹的抓撓反應(yīng)顯著減少。此外，納呋拉啡能夠顯著減輕由GRPR、SSTR或NK1R直接激活引起的瘙癢。這些結(jié)果表明，KOR信號能夠抑制對皮膚瘙癢原和脊髓瘙癢肽的行為反應(yīng)。此外還發(fā)現(xiàn)，納呋拉啡減少了GRPR SPBNs對復(fù)合物48/80的反應(yīng)，但并沒有減少GRPR瘙癢肽中間神經(jīng)元的反應(yīng)。此外，納呋拉啡對缺乏GRPR的SPBNs或其他GRPR中間神經(jīng)元的復(fù)合物48/80反應(yīng)沒有影響。

總結(jié)

該研究揭示了脊髓中參與瘙癢傳遞的神經(jīng)元群體，并確定了從脊髓到大腦的瘙癢信號通路。納呋拉芬通過選擇性抑制GRPR脊髓輸出神經(jīng)元，有效緩解瘙癢，為開發(fā)新的抗瘙癢藥物提供了理論基礎(chǔ)。

找實驗方法，上腦聲常談。