炎炎夏日，蚊蟲叮咬導致瘙癢難耐總是令人心煩意亂。瘙癢是生活中常見的引起人搔抓欲望的一種令人不愉快的感受。與之相似的同位傷害性感覺疼痛。瘙癢與疼痛盡管是截然不同的兩種感受，但一直以來痛癢都密切聯(lián)系在一起，其中不乏兩者聯(lián)立的成語，如“痛癢相關”、“無關痛癢”、“不痛不癢”等。
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而在神經(jīng)生理領域，痛覺和癢覺之間的神經(jīng)調(diào)控關系一直沒有定論,甚至在痛覺和癢覺是否屬于同一種感覺上都沒有達成廣泛共識。相續(xù)提出諸如特異性理論（specificity theory）、強度理論（intensity theory）、選擇性理論（selectivity theory）、模式理論（pattern theory）等。
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2022年7月29日陸軍軍醫(yī)大學基礎醫(yī)學院李紅麗、隋建峰、吳廣延團隊在《Science Advances》（IF=14.957）在線發(fā)表題為“Itch-specific neurons in the ventrolateral orbital cortex selectively modulate the itch processing”的研究，揭示了眶額葉皮層（VLO）內(nèi)存在選擇性調(diào)控瘙癢的特異性神經(jīng)元。
結果
VLO神經(jīng)元參與瘙癢和痛覺調(diào)制
腹外側眶皮層 (ventrolateral orbital cortex, VLO) 是眶皮層(orbital cortex)的主要組成，參與痛覺感受和痛覺調(diào)制。神經(jīng)影像學研究顯示，眶皮層在瘙癢處理過程中被激活。然而，VLO在瘙癢調(diào)制中的作用仍不清楚。基于此，研究者首先借助化學遺傳學和光遺傳學技術發(fā)現(xiàn)，抑制VLO神經(jīng)元顯著降低了動物搔抓行為及痛覺相關行為，提示了VLO神經(jīng)元在瘙癢和疼痛調(diào)制的重要作用。
通過Tet-Off技術選擇性標記瘙癢神經(jīng)元
VLO不同的神經(jīng)元群體在參與瘙癢和痛覺調(diào)制中是否發(fā)揮不同的作用呢？為解答這一問題，研究者引入c-Fos的標記體系和Tet-Off系統(tǒng)，以探究VLO中是否存在特異性參與瘙癢調(diào)制的神經(jīng)元。作者將rAAV2/9-c-Fos-tTA 和rAAV2/9-TRE-tight-mCherry混合注射VLO，在此系統(tǒng)中，mCherry的表達需要tTA和TRE啟動子結合，給予動物強力霉素（Dox）后，tTA和Dox結合的復合體不能和TRE結合，mCherry不表達，因此，只有在停止給予Dox后，被激活的VLO神經(jīng)元表達mCherry。
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基于此系統(tǒng)，研究人員通過設置系列對比實驗，驗證了Tet-Off技術標記瘙癢-搔抓時活躍神經(jīng)元的有效性。
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VLO中不同神經(jīng)元分別調(diào)控瘙癢與疼痛行為
在標記疼痛或瘙癢特異性神經(jīng)元的基礎上，研究人員在VLO混合注射rAAV2/9-c-Fos-tTA和rAAV2/9-TRE-tight-jGCaMP7s病毒載體并埋入光纖，同時給予Dox處理，接下來，連續(xù)3天停止給予Dox藥物后，注射5-HT致癢劑后繼續(xù)給予含Dox的飼料飼養(yǎng)。通過在體光纖記錄觀察發(fā)現(xiàn)，當動物被注射致癢劑（5-HT、Compound 48/80、氯喹）時，只有瘙癢特異性神經(jīng)元的鈣信號強度提升，并且該群神經(jīng)元鈣信號在動物被注射致痛劑（AITC）時沒有變化。相似的特異性活躍，也在VLO疼痛特異性神經(jīng)元上被觀察到。
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進一步，研究者通過光遺傳學技術和化學遺傳學技術調(diào)控這兩類神經(jīng)元分析對動物瘙癢/疼痛行為的影響。化學遺傳學抑制瘙癢神經(jīng)元時，可顯著降低動物搔抓行為，但不影響疼痛行為。
同時，光遺傳直接激活瘙癢神經(jīng)元時，僅增強動物的瘙癢行為而不改變疼痛行為。這一結果也在調(diào)控疼痛神經(jīng)元上被發(fā)現(xiàn)。這些行為實驗結果，揭示了瘙癢與疼痛在VLO腦區(qū)可能是被兩群不同的神經(jīng)元分別調(diào)控。
VLO腦區(qū)痛/癢特異性神經(jīng)元不共標
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最后，研究人員通過Tet-Off技術結合c-Fos免疫熒光染色，在相同動物上實現(xiàn)區(qū)別標記瘙癢神經(jīng)元與疼痛神經(jīng)元，證實VLO腦區(qū)瘙癢神經(jīng)元與疼痛神經(jīng)元在空間位置上不共標，動物的瘙癢與疼痛由VLO腦區(qū)兩群不同的神經(jīng)元分別調(diào)控。
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總結
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該研究通過c-Fos標記技術、Tet-Off技術與鈣成像、光遺傳學、化學遺傳學結合，在大腦層面研究了眶額葉皮層中兩群不同的神經(jīng)元區(qū)別調(diào)控瘙癢與疼痛行為。盡管不論是外周層面還是大腦層面瘙癢與疼痛之間的神經(jīng)調(diào)控機制遠未完全清楚，但通過Tet-Off標記方法仍然為今后比較研究兩群功能相近的神經(jīng)元提供了可行之路。
陸軍軍醫(yī)大學江山、王屹松為該論文的共同第一作者；陸軍軍醫(yī)大學李紅麗教授、隋建峰教授、吳廣延博士為該論文的共同通訊作者。
借助即刻早基因c-Fos標記技術和Tet系統(tǒng)，可以實現(xiàn)標記活動相關細胞集群，并對這群細胞進行特定時間的基因調(diào)控或生理操作。這套巧妙的設計為活動相關細胞集群的研究提供了思路，也被多個領域科學家廣泛應用。和元生物有幸為研究者提供實驗中使用的大量AAV病毒載體，助力神經(jīng)科學研究！