你被蚊子叮了一口，手剛要撓。突然，大腦里有個“理智小人”跳出來喊：別抓！越抓越癢！

基于此，軍醫(yī)大學基礎醫(yī)學院基礎醫(yī)學實驗中心隋建峰/李紅麗/吳廣延研究團隊在《Cell Reports》雜志發(fā)表了“An excitatory neural circuit or descending inhibition of itch processing”揭示了一種用于下行抑制瘙癢處理的興奮性神經(jīng)環(huán)路。

作者發(fā)現(xiàn)了一條從吻側(cè)前扣帶皮層錐體神經(jīng)元（rACCPy）到中腦導水管周圍灰質(zhì)GABA能神經(jīng)元（PAGGABA）的興奮性下行神經(jīng)環(huán)路，在瘙癢抑制中發(fā)揮關鍵作用。在瘙癢誘發(fā)抓撓行為期間，被標記為“瘙癢相關”的rACCPych神經(jīng)元活動顯著降低。人為激活該神經(jīng)環(huán)路會顯著削弱瘙癢反應，而抑制該環(huán)路則會增強瘙癢反應。因此，作者鑒定出一條興奮性神經(jīng)環(huán)路在瘙癢的下行調(diào)控中起著至關重要的抑制作用，提示該環(huán)路可能成為治療瘙癢的潛在靶點。

圖一 rACCPy神經(jīng)元亞群通過活動抑制調(diào)控瘙癢行為

研究發(fā)現(xiàn)，rACC中有一群特定的神經(jīng)元（rACCPy）在抑制瘙癢中起關鍵作用。由于只有部分rACCPy神經(jīng)元在瘙癢時被激活，作者利用c-Fos Tet-Off系統(tǒng)特異性標記了這些“瘙癢響應”神經(jīng)元，并記錄它們的活動。

結(jié)果顯示：無論用哪種致癢劑（如5-HT、compound 48/80或氯喹）誘發(fā)抓撓行為，這些被標記的rACCPy神經(jīng)元的鈣信號都顯著下降，說明它們的活動減弱與抓撓行為直接相關。

這表明，這群特定的rACCPy神經(jīng)元可能通過“降低興奮性”來參與瘙癢調(diào)控，進一步支持rACC整體在抑制瘙癢中的作用。

圖二 化學遺傳學重新激活瘙癢標記的rACCPy神經(jīng)元可抑制瘙癢處理

接下來，作者探究了瘙癢標記的rACCPy神經(jīng)元是否也在瘙癢處理中發(fā)揮重要的抑制作用。

為探究被瘙癢激活的rACCPy神經(jīng)元是否具有功能性抑制作用，研究人員利用c-Fos Tet-Off系統(tǒng)在大鼠雙側(cè)rACC中特異性地在“瘙癢標記”神經(jīng)元中表達hM3Dq-mCherry或僅表達mCherry作為對照。在停用強力霉素后，通過面頰注射5-HT誘發(fā)瘙癢，使這些神經(jīng)元被標記并表達相應蛋白。隨后給予CNO以激活hM3Dq，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：重新激活這群原本在瘙癢時活動下降的神經(jīng)元，可顯著減少由5-HT、compound 48/80和氯喹三種不同致癢劑誘發(fā)的抓撓發(fā)作次數(shù)及總抓撓時間。而在未給予CNO時，hM3Dq組與對照組無差異，排除了受體表達本身的影響。

為進一步驗證，研究者通過化學遺傳抑制這些神經(jīng)元后，抓撓行為顯著增強；同樣，在無CNO條件下，兩組行為無差別。

這些雙向操控實驗一致表明：這群在瘙癢過程中被特異性激活（并隨后抑制）的rACCPy神經(jīng)元并非被動響應瘙癢，而是主動發(fā)揮抑制性調(diào)控作用，活動增強可緩解瘙癢，活動減弱則加劇瘙癢。

圖三 化學遺傳學激活瘙癢標記的投射至PAG的rACCPy神經(jīng)元可抑制瘙癢

為探究rACCPy→PAG環(huán)路是否參與瘙癢抑制，研究人員采用化學遺傳學方法進行雙向操控。

首先，他們特異性激活這一通路：在rACC注射Cre依賴的hM3Dq病毒，同時在PAG注射逆行性Cre病毒，使僅投射到PAG的rACCPy神經(jīng)元表達興奮性受體。激活后，無論在頸背部還是面頰瘙癢模型中，由5-HT、compound 48/80或氯喹誘發(fā)的抓撓行為均顯著減少。反之，當選擇性抑制該通路時，抓撓行為明顯加重。

更重要的是，作者進一步聚焦于真正被瘙癢激活的那部分rACCPy→PAG神經(jīng)元（即“瘙癢標記”亞群）。通過c-Fos依賴系統(tǒng)，僅讓這群細胞表達hM3Dq或hM4Di。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：重新激活它們可強力抑制多種致癢劑引起的抓撓，而抑制它們則加劇抓撓；且在不給予CNO時，各組無差異，排除非特異性效應。

這些結(jié)果表明：并非所有rACCPy→PAG神經(jīng)元都參與調(diào)控，而是其中被瘙癢特異性招募的亞群發(fā)揮關鍵抑制作用。該環(huán)路構(gòu)成了大腦下行抑制瘙癢的重要通路，為理解慢性瘙癢的中樞機制和開發(fā)靶向干預策略提供了新靶點。

圖四 化學遺傳學激活rACCPy神經(jīng)元所支配的PAG GABA能神經(jīng)元可抑制瘙癢處理

研究發(fā)現(xiàn)，瘙癢標記的rACCPy神經(jīng)元通過激活PAG中的GABA能神經(jīng)元來抑制瘙癢。為驗證這一機制，作者利用跨突觸病毒追蹤結(jié)合化學遺傳學技術，特異性操控被rACCPy支配的PAG GABA能神經(jīng)元。

結(jié)果顯示：激活這些PAG GABA能神經(jīng)元后，無論在頸背部還是面頰瘙癢模型中，由5-HT、compound 48/80或氯喹誘發(fā)的抓撓行為均顯著減少；抑制它們則導致抓撓明顯加重。

這表明，rACCPy并非直接抑制瘙癢，而是通過rACCPy → PAGGABA能神經(jīng)元這一下行通路發(fā)揮抑制作用，該環(huán)路的激活可有效“踩下瘙癢的剎車”，而其功能減弱則會加劇瘙癢反應。

圖五 全文摘要圖

總結(jié)

作者證實了rACCPy→PAG GABA神經(jīng)環(huán)路在瘙癢的下行調(diào)控中發(fā)揮關鍵的抑制作用。rACCPy神經(jīng)元興奮性的增強可激活下游的抑制性PAG GABA能神經(jīng)元，進而抑制下游的PAG谷氨酸能神經(jīng)元，從而有效抑制瘙癢誘發(fā)的抓撓行為。這些發(fā)現(xiàn)為更全面、深入地理解瘙癢的中樞調(diào)控機制提供了堅實的實驗基礎和新的視角，同時也為尋找潛在的治療靶點以及開發(fā)針對瘙癢的新型藥物和治療方法奠定了重要的理論基礎。

文章來源：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.115062

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