帕金森样小鼠的痛敏,连向一群ZI抑制性细胞
在雄鼠6-OHDA模型中,未定带GABA细胞及其向腹侧被盖区的输出影响机械与热反应,冷反应则随干预方式呈现差异。
一提帕金森病,人们容易想到颤抖和动作迟缓。疼痛也是这种疾病的重要非运动症状:同样的触碰或温度变化,有时会变得格外难受。运动环路之外,哪些神经细胞在调节感觉的敏感程度?发表于The Journal of Headache and Pain的研究,把目光投向未定带(ZI)中的GABA抑制性细胞。在雄性小鼠的帕金森样模型中,改变这群细胞的活动,能够双向影响多种痛敏指标;它们通往腹侧被盖区(VTA)的输出,也参与其中。
激活ZI GABA细胞或投向VTA的细胞群可减轻模型鼠痛敏;VTA末梢光刺激提高机械阈值、延长热反应潜伏期,冷反应未见显著变化。
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动作变慢的同时,感觉反应变敏感
研究用单侧纹状体6-OHDA损伤建立模型。两周后,小鼠出现运动表现下降,纹状体多巴胺相关纤维减少,黑质致密部的酪氨酸羟化酶阳性细胞也减少。运动异常和组织变化,共同勾勒出这一模型的背景。
感觉测试则呈现另一幅画面:对侧后足在较小的机械刺激下就缩回,面对热板和冷板时,撤足反应出现得更早。研究由此追问,能否通过调节脑内的抑制性网络,改变这种升高的敏感程度?
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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ZI细胞的活动,能够改变感觉反应
ZI位于丘脑下方,与多处感觉和运动相关区域相连,其中许多细胞使用GABA传递抑制性信号。这些细胞在不同回路中可以改变信息传递的强弱,也让研究者进一步追问:它们能否调节感觉反应?
在未受损伤的小鼠中,化学遗传激活ZI GABA细胞后,机械撤足阈值升高,热与冷反应的潜伏期延长。抑制这群细胞后,多项指标朝相反方向变化。ZI的作用并不限于模型损伤后的状态,它本身就参与感觉反应的调节。
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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收到刺激的ZI,仍能调节痛敏
模型鼠受到机械刺激时,ZI GABA细胞的群体钙信号升高,说明这群细胞会对刺激作出响应。研究随后主动改变细胞活动:化学遗传激活提高机械撤足阈值,延长热与冷反应潜伏期;抑制则加重多项敏感反应。
研究还在Vgat-Cre小鼠中重复了激活实验,观察到相同方向的变化。能够记录到刺激响应,又能够通过干预改变行为,让ZI从一个接收感觉信息的区域,成为调节模型痛敏的具体细胞节点。
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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光调节让机械和热反应迅速改变
光遗传实验把细胞活动的变化集中到照光时段。激活ZI GABA细胞时,模型鼠的机械阈值升高,热刺激后的撤足更迟;抑制时,这两个指标朝相反方向变化。两种调节方式共同支持ZI对机械和热反应的影响。
冷刺激却没有重复这一结果:无论光激活还是光抑制,冷板潜伏期都未见显著变化。较长时间的化学遗传调节与短时光调节,因而呈现不同的感觉谱。这使ZI的调节作用显得更具体,并非每一种刺激都同步改变。
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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痛敏变化,没有带来整套行为同步变化
模型鼠也出现焦虑样探索变化和不动时间增加。ZI光激活缩短尾悬测试中的不动时间,光抑制则延长这一时间;但开放场中心探索和高架十字迷宫开放臂指标,没有出现显著改变。
化学遗传调节时,研究观察到的焦虑样与不动行为指标也未见显著变化。感觉敏感、探索选择和尾悬中的行为表现,在同一组细胞的不同干预下并不齐步走。疼痛伴随的行为,因此呈现出可分离的调节特点。
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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顺着ZI的输出,追到VTA
示踪显示,ZI GABA细胞的输出分布在多个脑区,VTA是其中之一。研究选择这条联系,是因为VTA既参与动机与情绪加工,也参与疼痛调节:来自ZI的抑制性信号,有可能在这里改变感觉相关的行为。
研究锁定投向VTA的ZI细胞群,再改变这些细胞的活动。激活后,机械阈值和热、冷反应潜伏期上升;抑制后则下降。即使不调节整个ZI,选择具有特定输出方向的细胞,也能影响模型鼠的痛敏表现。
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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在VTA激活末梢,重现部分调节效果
接下来,研究把光刺激放到VTA,激活来自ZI的轴突末梢。模型鼠机械阈值升高、热反应潜伏期延长,冷反应仍未见显著变化。尾悬不动时间缩短,而焦虑样探索指标未显著改变。输出末梢的结果,与ZI光激活的感觉谱相呼应。
这项雄鼠6-OHDA模型研究,将帕金森样痛敏连接到ZI的一群抑制性细胞及其VTA输出。VTA究竟由哪类细胞接收并转化这份信号,尚未确定;已经清楚的是,感觉反应可以被这条联系调节,而不同刺激与行为维度,并不必然受到同样的影响。
来源:Cui J et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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