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。根據致癢源的不同，癢可分為化學癢和機械癢。從進化學與生理學角度講，化學癢有助于我們去除有害的刺激，機械癢有利于我們驅除飛舞的蚊蟲。然而對于患慢性瘙癢的病人，瘙癢引起的持續性抓撓會導致皮膚破損、感染，痛苦異常。
多巴胺作為單胺類遞質之一，廣泛分布于大腦獎勵系統中，研究發現，其也在脊髓瘙癢的調節中發揮作用，間腦A11核團多巴胺神經元投射至脊髓，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控脊髓癢覺信息傳遞仍然未知。
近日，歐洲分子生物學學會會刊EMBO Reports以長文Article形式在線發表了南通大學特種醫學研究院高永靜教授團隊和南通大學醫學院張志軍教授團隊合作的論文“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記和調控A11至脊髓背角（SDH）的多巴胺神經元（dopaminergicA11-SDH?neurons），發現dopaminergicA11-SDH?neurons通過激活DRD1神經元與GRPR神經元之間的微環路，促進脊髓瘙癢信息傳遞，該發現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基金重點項目、面上項目以及江蘇省自然科學基金等項目資助。
首先，研究者借助Cre/Loxp和Flpo/FRT雙重組酶策略標記dopaminergicA11-SDH?neurons，在TH-Cre鼠SDH區注射AAVretro-DIO-Flpo病毒，A11區注射AAV-fDIO-GCaMP6s病毒，配合光纖記錄系統顯示急慢性癢覺激活了dopaminergicA11-SDH?neurons。
隨后，借助化學遺傳學特定抑制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，但未誘導出自發性癢行為。光遺傳學激活dopaminergicA11-SDH?neurons誘導延遲性放電頻率增加，但不能誘發脊髓多巴胺受體1（DRD1）神經元產生動作電位。
在脊髓水平，研究團隊借助病毒載體介導taCasp3在Drd1-Cre鼠SDH區過表達（AAV-DIO-taCasp3）以特異消除DRD1神經元，結果顯示DRD1神經元凋亡減輕了急慢性癢行為，化學遺傳特定抑制脊髓DRD1神經元也產生了相同效應；而化學遺傳特定興奮脊髓DRD1神經元則增加了急慢性癢行為，并且能誘發自發癢行為。病毒消除脊髓DRD1神經元緩解了A11-SDH 多巴胺下行投射易化的急慢性癢行為，提示脊髓DRD1神經元介導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神經元位于脊髓背角的II層，并且是興奮性神經元。該研究用mGRASP技術在光鏡水平檢測突觸形成情況（GRASP技術是一類通過綠色熒光蛋白標記突觸聯系的技術），結果顯示脊髓DRD1神經元和脊髓GRPR神經元（特定傳遞癢覺的神經元）有突觸聯系。
光遺傳結合電生理技術顯示，光遺傳興奮脊髓DRD1神經元能誘導脊髓GRPR神經元產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神經元誘導的脊髓GRPR神經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TTX阻斷的EPSCs。形態學技術檢測到約70%DRD1神經元與GRP原位雜交探針共標，幾乎不與GRPR探針共標；單細胞PCR技術檢測也確定了70%DRD1神經元含有癢特異多肽GRP。行為學結合藥理學方法顯示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控脊髓DRD1神經元釋放GRP和谷氨酸作用于脊髓GRPR神經元，從而易化了脊髓癢覺信號的傳遞；特異干預此下行通路有望治療臨床慢性瘙癢。
工作總結圖：腦A11核團中投射至脊髓背角（SDH）的多巴胺神經元活化了脊髓DRD1神經元，進而易化脊髓癢覺信號傳遞；脊髓DRD1神經元釋放GRP和谷氨酸激活脊髓GRPR神經元。
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科學研究！
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原文鏈接：
http://doi.org/10.15252/embr.202256098
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