痒了为何会挠?中国科学家《科学》杂志撰文揭开痒觉传导机制

澎湃新闻记者 王盈颖

2017-08-18 09:39 来源:澎湃新闻

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痒,一种引起抓挠欲望的不愉快感受,本是动物的自我保护机制,通过抓挠来去除入侵皮肤的外来异物。但在皮肤疾病和胆汁淤积等系统性疾病中,患者“痒不欲生”,并几乎无有效药物可用。300多年前,科学家就提出对痒的定义,但关于痒觉的神经传导图谱此前还停留在到达大脑之前。
北京时间8月18日,发表在《科学》期刊的一篇论文描绘出痒觉从脊髓到大脑传输路线的第一块拼图。科学家开始知道,痒觉的信号是通过怎样的神经环路,从汇集了皮肤感觉神经元信号的脊髓,到达信息处理中枢大脑。之后,人们或可揭开痒觉在大脑中的神经环路,比如怎样“命令”肢体做出抓挠行为。
这项研究将有利于寻找相关靶点及药物研发,治疗顽疾过敏性瘙痒和慢性瘙痒。论文的通讯作者是中国科学院神经科学研究所研究员孙衍刚,第一作者为其博士研究生穆迪和邓娟。
孙衍刚
在当天的新闻发布会上,孙衍刚将所证实的痒觉神经传递过程,类比成痒觉信号带有任务的“长途旅行”。
简而言之,他们的研究成果是首次在小鼠上证实,脊髓中表达的胃泌素释放肽受体(GRPR)的痒觉细胞会通过兴奋性突触,将痒觉信息传递给脊髓投射神经元,然后通过长长的投射神经元,输送信息至大脑脑干区的臂旁核。
放到“长途旅行”的类比中,GRPR神经元相当于一个地铁站,痒觉信号需要先“搭乘”GRPR神经元到达当地的火车站,也就是投射神经元进行“换乘”,然后经投射神经元到达目标城市的火车站,即臂旁核。而他们尚未知道的是,痒觉信号到达目标城市的火车站后,又要通过什么样的交通线路,到达目的地,完成诱导抓挠行为的任务。
孙衍刚课题组发现,脊髓中痒觉细胞表达的胃泌素释放肽受体(GRPR)会通过兴奋性突触,将痒觉信息传递给脊髓投射神经元,然后通过长长的投射神经元,输送信息至大脑脑干区的臂旁核。
10年前,孙衍刚在美国圣路易华盛顿大学做博士后时,他和导师陈宙峰就发现脊髓中的GRPR对痒觉至关重要,且和痛觉独立。而这次,进一步地,孙衍刚将GRPR神经元和大脑之间输送痒觉信息的路线描绘了出来。
这条路线看似不复杂,但课题组花费了将近四年的时间,才用多项实验敲实了这一段神经回路。
孙衍刚介绍说,从脊髓到大脑传输痒觉的路径可能不只一条,除了臂旁核可能是痒觉到达大脑的第一个“中继站”外,也有科学研究提示,痒觉从脊髓出发并到达丘脑。
“基于前人研究和独立判断”,孙衍刚课题组选择了从脊髓到臂旁核这条通路。“从脊髓到臂旁核,这条路到底是不是最重要的一条呢?这是我们要回答的问题。”孙衍刚说。
于是,他们通过光遗传学的方法,相当于给脊髓到臂旁核的这一通道“安上”一个光控开关:照射光时,这条通道就被封闭了,反之,则通畅。孙衍刚课题组发现,当这条通道关闭时,小鼠因为痒而进行抓挠的次数明显减少了,而一旦恢复通路,小鼠抓挠次数重新上升。这表明,这一通路的确是痒觉信息传输的必经之路。
图C中,黄色为“光控开关”开启时,白色为“光控开关”关闭时。可以看到,实验组小鼠的抓挠次数明显受到该通路抑制与否的影响。
接着,研究人员设计了多个实验,来证明臂旁核是不是痒觉信息传输中必不可少的“中继站”。在钙成像技术的帮助下,他们发现臂旁核在瘙痒诱发抓挠的过程中会变得“兴奋”。借用药理遗传学的方法,他们看到,在臂旁核活性受到抑制的情况下,小鼠会减少抓挠的次数。至此,他们用实验数据证实,臂旁核的确是瘙痒信息进行加工、处理的重要脑区。
臂旁核位于大脑脑干,被公认为参与情绪调控。孙衍刚说,他们的研究结论提供了一个暗示,慢性瘙痒造成的“痒不欲生”可能主要是臂旁核的激活所诱发,“慢性瘙痒的治疗应该主要针对其情绪成分”。
责任编辑:蒋晨悦澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 痒,神经科学,臂旁核,孙衍刚,GRPR,澎湃,澎湃新闻

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