“痒痒”去哪兒了?

中科院神經所揭示痒覺傳導機制,成果在《科學》發表

2017年08月19日05:10  來源:人民網-科技頻道
 

人民網上海8月18日電 (記者姜泓冰) 蚊虫叮咬,得了皮膚病,最難耐的是什麼?痒。涂花露水、風油精,撓撓,可能都緩解不了的“痒痒”,其實也是神經科學研究中的一個重大謎團。《科學》雜志今天在線發表題為《痒覺的中樞環路》的研究論文,首次揭示了痒覺從脊髓傳遞到大腦的一條重要環路,為解決“痒”問題提供了重要線索。

這一成果由中國科學院神經科學研究所、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室孫衍剛研究組經過數年研究取得。他們利用光遺傳學、藥理遺傳學、在體光纖鈣成像、腦片電生理等技術手段,解析痒覺信息傳遞的神經環路機制,發現了痒覺經由脊髓傳遞到臂旁核,從而誘導抓撓行為,為深入揭示痒覺信息加工的腦內環路機制及探索慢性痒的治療方案提供了重要基礎。

痒是一種令人不愉快的感覺,通常引起抓撓行為。皮膚病、肝病等患者經常出現慢性瘙痒症狀,難以克制的長期搔抓行為可導致嚴重的皮膚和組織損傷。慢性瘙痒還經常引起睡眠障礙等,嚴重影響患者的生活質量。然而,痒的機制尚不清楚,致使針對慢性痒治療的藥物開發嚴重滯后。

痒覺機制的研究是目前醫學與神經科學領域的熱點之一。近年來,科學界對脊髓水平的痒覺信息處理的分子和細胞機制已經有了較為深入的認識。但痒覺信息如何從脊髓傳遞到大腦,仍是個謎。

為解決這一核心問題,孫衍剛研究組花費數年時間展開研究。以往的研究發現脊髓中的一類痒覺細胞表達胃泌素釋放?受體(gastrin-releasing peptide receptor,GRPR),而孫衍剛研究組則發現,這類神經元並不直接將痒覺信息傳遞到大腦。

由於臂旁核在痒覺信息處理過程中被激活,他們推測,脊髓水平這些GRPR陽性的神經元可能通過與一類直接投射到臂旁核的神經元形成突觸聯系,從而間接地將痒覺信息傳遞到大腦。為了驗証這一假說,他們構建了轉基因小鼠,從而選擇性地在GRPR神經元中表達光敏感通道。光激活脊髓中的GRPR陽性神經元可以在投射到臂旁核的細胞中誘導產生興奮性突觸后電流,提示脊髓水平GRPR陽性神經元可以通過激活投射到臂旁核的神經元間接地向臂旁核傳遞痒覺信息。

脊髓到臂旁核的通路是否真正參與痒覺信息處理呢?通過光遺傳學技術操控脊髓到臂旁核環路的活性,孫衍剛研究組發現抑制該環路可以減少痒覺誘發的抓撓行為。他們進一步研究了臂旁核在痒覺信息處理中的作用。他們發現抑制臂旁核同樣可以減少痒覺抓撓行為。

該研究首次揭示了一條從脊髓向大腦傳遞痒覺信息的長程神經環路,証明了臂旁核是痒覺信息處理環路中的關鍵節點,並闡明了該腦區在慢性痒和過敏性痒中的重要作用。這項研究為深入解析痒覺信息在大腦中如何進行加工處理奠定了基礎,並為尋找潛在治療靶點提供了新的方向。

《科學》雜志的審稿人稱,該研究“利用先進的研究方法強有力地說明了臂旁核在痒覺傳遞環路中的作用”,是一項有意思的關於小鼠痒覺中樞環路的研究工作,更是“痒覺信息處理研究領域的一項重要發現”。

該項工作主要由博士研究生穆迪和鄧娟在孫衍剛研究員指導下完成,並得到第四軍醫大學李輝教授的大力協助。本工作得到中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、青年千人計劃和中科院百人計劃的支持和資助。

痒覺信息從脊髓到大腦傳遞通路示意圖。脊髓中介導痒覺信息的GRPR神經元通過興奮性突觸將痒覺信息傳遞給脊髓投射神經元,再由這些興奮性投射神經元傳遞到臂旁核腦區。

(責編:王吉全)

推薦閱讀

世界首台!我國量子計算機超越早期經典計算機“這是歷史上第一台超越早期經典計算機的基於單光子的量子模擬機,為最終實現超越經典計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為‘量子稱霸’的目標奠定了堅實的基礎。”潘建偉說。【詳細】

從“氣象特警”到“隨身空調” 航天技術來到你身邊航天技術民用化已經不是新鮮事。寶寶使用的尿不濕、方便面裡的蔬菜包等,這些產品最初都是由航天技術轉化而來,而我國現如今在航天技術轉化民用方面,更是已經覆蓋汽車、電子通信、醫療儀器等多個民用領域。【詳細】