跳至内容

胰腺肿瘤小鼠的腹部敏感,牵动下丘脑细胞

Hepatobiliary surgery and nutrition · 2024-01-24

Table of contents

No titles in the blog post

Hepatobiliary surgery and nutrition · 研究前沿

胰腺肿瘤小鼠的腹部敏感,牵动下丘脑细胞

胰腺肿瘤小鼠中,PVN兴奋性标记细胞更易兴奋;降低其数量或活动,在部分时间点减弱腹部机械敏感,弓背表现与晚期结果却有不同变化。

根据论文主题制作的 AI 科学概念插画

胰腺肿瘤引起的疼痛,不只是局部组织的问题,大脑怎样参与这种内脏相关变化?2024年发表于 Hepatobiliary Surgery and Nutrition 的研究,在雄性小鼠中关注下丘脑室旁核(PVN)。这个区域联系自主神经和应激调节,又包含多种细胞。团队从腹部行为、连接追踪走向细胞活动,发现其中的兴奋性标记群体更易兴奋。进一步降低它们的数量或活动,部分腹部反应也随之减弱,但结果随行为指标和观察时点而不同。

关键发现

胰腺肿瘤模型中,PVN兴奋性标记细胞发放增强,并在腹部刺激时出现群体钙响应。减少或抑制这一群体,可在部分观察点减弱机械敏感;末次检测中,机械与弓背比较均未显著改善。

阅读目录 · 8个部分

腹部敏感先出现,弓背变化随后显现

肿瘤模型小鼠对腹部机械刺激的反应增多。较早一次检测时,机械敏感已与对照不同,弓背评分却没有显著差异;之后的检测中,两项指标都出现变化,组间差别进一步扩大。

机械反应与身体姿势,从不同角度描述动物的不适相关表现。两项变化的时程并不完全同步,研究沿着这个行为进程,继续寻找参与腹部反应的中枢细胞。

原论文图 1腹部敏感先出现,弓背变化随后显现
腹部敏感先出现,弓背变化随后显现
原论文 Figure 1:肿瘤模型中的腹部机械反应和弓背评分变化;较早观察时弓背差异未显著。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

从胰腺追踪,找到多级连接中的PVN

从胰腺出发的逆向跨级追踪,在PVN以及多处皮层和脑干区域发现标记细胞。PVN由此进入候选网络,显示它与胰腺之间存在多级连接,而不是单一步骤的直接连线。

这一区域同时参与自主神经与应激相关调节,联系身体状态与中枢活动。研究随后比较PVN内不同细胞的活动标记,再记录其兴奋性与腹部刺激时的响应。

原论文图 2从胰腺追踪,找到多级连接中的PVN
从胰腺追踪,找到多级连接中的PVN
原论文 Figure 2:胰腺相关逆向跨级追踪标记PVN及多个区域,说明多级网络联系。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

活动标记把注意力引向兴奋性细胞

PVN并不是由一种细胞组成。团队比较活动标记c-Fos与不同细胞标记的重叠,发现较多c-Fos位于谷氨酸能标记细胞中,与其他受测标记的重叠较少。这一结果引导后续研究聚焦兴奋性群体。

共标记呈现的是受测细胞中的活动关联。PVN中谷氨酸能细胞本就较多,不同递质或肽标记也可能重叠;这里提供了值得追踪的一群细胞,还没有拆清每一种细胞身份之间的关系。

原论文图 3活动标记把注意力引向兴奋性细胞
活动标记把注意力引向兴奋性细胞
原论文 Figure 3:c-Fos与多种细胞标记的共定位比较,谷氨酸能标记重叠较多。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

同样的输入电流,细胞发放更多

脑片记录进一步显示,模型小鼠的受测PVN兴奋性标记细胞,在相同电流刺激下发放频率更高,静息膜电位也更偏向去极化。细胞对输入的响应方式因此发生改变。

动作电位阈值的组间差异没有显著改变。这并不是所有电生理指标都一起升高,而是一组具体的兴奋性变化,与前面的活动标记相互补充,使细胞状态的线索更清楚。

原论文图 4同样的输入电流,细胞发放更多
同样的输入电流,细胞发放更多
原论文 Figure 4:模型组细胞发放增加、静息膜电位更去极化,动作电位阈值未显著改变。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

腹部刺激时,群体钙信号随之升高

在肿瘤模型小鼠中,腹部刺激伴随PVN兴奋性标记群体钙信号升高,普通荧光对照没有同样响应。平均与峰值比较都支持这份事件相关变化,显示细胞活动与受测腹部刺激在时间上相联系。

这组记录将响应型钙指示器与普通荧光对照比较,呈现刺激发生前后的群体变化。它与脑片兴奋性记录相互补充:一个跟随事件发生时的活动,另一个刻画细胞对输入电流的响应。

原论文图 5腹部刺激时,群体钙信号随之升高
腹部刺激时,群体钙信号随之升高
原论文 Figure 5:肿瘤模型中的腹部刺激相关群体钙信号及普通荧光对照,呈现响应的时间变化。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

减少细胞后,机械敏感在部分时点减弱

降低PVN兴奋性标记细胞数量后,较早的两个观察点,腹部机械反应减少。相应的弓背评分都未显著改变,到末次检测时,机械和弓背指标也都未见显著组间差异。

两种不适相关表现,呈现出不同的干预响应:机械刺激引起的反应较早减弱,弓背姿势却没有相应变化。同一群细胞与身体行为的联系,因此也随受测表现而有所不同。

原论文图 6减少细胞后,机械敏感在部分时点减弱
减少细胞后,机械敏感在部分时点减弱
原论文 Figure 6:细胞减少后,较早机械反应减弱,弓背未显著改变;末次两项比较均未显著。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

压低活动,变化同样随指标和时间而不同

另一组实验压低这群细胞的活动,同样在较早两个观察点减弱机械反应;弓背评分只在其中第二个时点下降。末次检测中,两项指标都没有显著改善,结果与细胞减少实验既有相似,也有差别。

随着肿瘤进程推进,动物整体状态也可能影响晚期行为反应。这份阶段差别也提示,晚期的敏感性需要与整体状态一起解释。干预后的机械反应和弓背并不总是同步,细胞活动与具体行为之间的联系,因此比总体评分更细致。

原论文图 7压低活动,变化同样随指标和时间而不同
压低活动,变化同样随指标和时间而不同
原论文 Figure 7:活动抑制降低较早机械反应,弓背只在中间观察点减少;末次机械与弓背比较均未显著。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

多处输入汇入一个身体调节节点

从PVN兴奋性标记细胞回溯,团队还发现视前区、终纹床核、丘脑及下丘脑等区域的输入细胞。它们构成可能影响这一群体的结构网络,具体哪一路推动了受测腹部反应,还未通过逐条行为干预确定。

这项雄性小鼠工作把胰腺肿瘤相关行为与下丘脑细胞连接起来:内脏不适的中枢变化,不只涉及脑区整体,也涉及具体细胞的兴奋性。不同阶段、不同表现的差别,让这份联系有了更具体的轮廓。

原论文图 8多处输入汇入一个身体调节节点
多处输入汇入一个身体调节节点
原论文 Figure 8:PVN兴奋性标记细胞的逆向单突触输入追踪,提供多个上游区域的结构线索。
来源:Ji NN et al. · Hepatobiliary surgery and nutrition · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗

论文信息

Ji NN, Cao S, Song XL, Pei B, Jin CY, Fan BF, Jiang H, Xia M.
Glutamatergic neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus participate in the regulation of visceral pain induced by pancreatic cancer in mice
Hepatobiliary surgery and nutrition · 2024-01-24
DOI: 10.21037/hbsn-23-442