轻触也难受,脊髓的感觉闸门发生了什么?
小鼠研究发现,Mrgprd相关感觉细胞参与神经损伤后的点状机械敏感,并通过脊髓输入整合与钾电流变化,影响触觉信号触发放电的机会。
轻触原本只是轻触,神经受伤后却可能引起强烈的躲避反应。变化究竟发生在皮肤里的感觉末梢,还是接收信息的脊髓?2023年4月27日发表于 iScience 的研究,把目光投向带有Mrgprd标记的一类外周感觉细胞。研究在小鼠中发现,它们既参与损伤后点状机械敏感的形成与维持,也能改变脊髓细胞处理其他感觉输入的方式。一条传递伤害相关信号的线路,还可能影响轻触信息能否越过脊髓的“闸门”。
减少Mrgprd相关细胞后,损伤小鼠的点状机械敏感与相应位置回避减弱,刷触和热反应仍在;增强其活动则使脊髓部分细胞更容易被Aβ或C纤维输入驱动,并伴随钾电流降低。
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拿走一类细胞,点状与刷触反应分了家
Mrgprd是部分非肽能伤害感受细胞的标记,它们的胞体位于背根神经节,末梢连接外周组织。研究聚焦成年阶段表达这一标记的群体,以减少发育早期短暂表达带来的混杂。消融后,Mrgprd阳性细胞大幅减少,其他受检感觉细胞标记的数量没有相应下降。
神经损伤后,对细丝点触的退缩阈值下降,代表更轻的刺激也会引发反应。减少这群细胞后,这种变化减轻;在敏感已经形成后消融,也能提高阈值。刷子扫过的动态敏感和热敏感却没有显著改变,显示不同刺激引出的反应并不依赖同一套感觉环节。
来源:Wang L et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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不仅缩回脚,也改变对刺激位置的选择
反射性的缩足之外,小鼠会不会主动避开轻触发生的位置?损伤小鼠原先愿意停留的空间,在与点触刺激联系后变得不再受欢迎;消融Mrgprd相关细胞后,原先偏好空间中的停留时间不再出现显著下降。刷触引出的回避则仍然存在。
脊髓的活动标记也出现对应差别。同样的轻点触,在损伤小鼠背角的浅层和较深区域诱发更多c-Fos阳性细胞;消融后,这一增加减弱。行为选择与组织标记共同提示,外周这一群体影响了点状刺激在脊髓中的传播。
来源:Wang L et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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触觉输入进入脊髓,能否推动下一次放电
低阈值Aβ纤维主要传递触觉信息。正常情况下,它们抵达背角的信号往往不足以让浅层细胞放电;损伤后,能被这类输入驱动的细胞明显增多。脊髓的闸门因此不是有没有收到消息,而是收到之后,消息能否推动细胞发出脉冲。
减少Mrgprd相关细胞后,背角第二层内层的腹侧区域(vIIi)被Aβ输入驱动放电的细胞比例明显下降。更浅层的兴奋性输入响应也减少,但放电细胞比例的下降未达到显著。改变沿脊髓层次呈现差别,并不是整条触觉线路同时关闭。
来源:Wang L et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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更强机械刺激,牵出另一道闸门
较强点触在损伤后还会引出延迟的甩足反应。消融Mrgprd相关细胞后,这类反应减少。对应的脊髓记录发现,C纤维输入在正常状态下可以产生突触响应,却很少推动vIIi细胞放电;损伤后,这一输出机会明显增加。
损伤小鼠中,C输入驱动放电的受记录细胞约占六成,消融后降至不足两成。与Aβ输入的变化相呼应,Mrgprd相关细胞的影响涉及两种输入:轻触信号更容易越过门槛,伤害相关信号也更容易被放大。
来源:Wang L et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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增强活动,刷触也能变得难以忍受
在没有神经损伤的小鼠中,预先增强Mrgprd相关细胞活动,会暂时提高点触和刷触敏感,热反应仍未显著改变。部分轻机械刺激还引出位置回避;最轻的受测点触条件在刺激后的停留比较中没有显著变化。
与消融实验相比,这里多出了刷触敏感:一个群体参与某种反应的日常维持,与把它的活动推高后能带出哪些反应,是不同的问题。脊髓记录同时显示,增强活动后vIIi细胞更容易被Aβ输入驱动,浅层主要表现为输入响应增加。
来源:Wang L et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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C纤维信号也更容易引出输出
增强这群外周细胞的活动后,较强机械刺激引发更多舔足反应,vIIi细胞被C输入驱动放电的比例也从约一成上升到一半。外周传来的活动,因而能改变脊髓对后续输入的响应方式,而不只是增加一次孤立的感觉事件。
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闸门松动,还可能来自细胞自身的刹车
闸门打开是否因为抑制信号变弱?研究在vIIi测得的Aβ和C输入相关抑制性响应比例、幅度没有显著变化,静息膜电位也相近。另一条线索来自钾电流:增强Mrgprd相关活动后,两类受测钾电流密度降低,延迟放电模式的细胞比例减少。
钾电流像细胞对兴奋输入的一部分刹车,刹车减弱,原本推不动的信号就可能引发放电。许多受记录细胞同时接收Mrgprd相关和Aβ输入,支持外周一条线路改变另一条线路通行条件的模型。研究纳入雌雄小鼠,描绘的是损伤和人为增强活动下的脊髓变化;具体递质及接收细胞身份仍未明确,持续自发痛也不等同于这里的短时刺激反应。
来源:Wang L et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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