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为探究 Mas 相关 G 蛋白偶联受体 b4(Mrgprb4)神经元的作用及编码机制,中国中医科学院的研究人员开展了关于 Mrgprb4 谱系神经元的研究。结果表明,该神经元对传递愉悦感不可或缺且具有多模态特性,这为深入理解躯体感觉传导提供了重要依据。
在奇妙的人体感觉世界里,我们常常会好奇,轻柔的抚摸、适度的压力为何能让我们产生愉悦的感受?这些感觉又是如何被神经元感知和传递的呢?目前,关于感觉传递存在特异性理论和组合(多模态)理论两种观点,然而对于 Mrgprb4 神经元在感觉传导中的具体作用,以及它如何编码各种躯体输入信号,直接证据还十分匮乏。
为了揭开这些谜团,中国中医科学院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《iScience》杂志上,为我们理解神经元的功能和感觉传导机制带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过构建转基因小鼠模型(如 Mrgprb4Cre; tdTomato 小鼠和 Mrgprb4Cre; GCaMP6s 小鼠),为研究提供了理想的实验对象。接着,运用体内钙成像技术,实时观测神经元在受到不同刺激时的活动变化。同时,借助免疫组织化学和 RNAscope 原位杂交技术,对神经元的分子特征和基因表达进行分析,从多个层面深入探究 Mrgprb4 谱系神经元的特性。
研究结果如下:
- Mrgprb4 谱系神经元在 DRG 对轻度压力条件性位置偏好不可或缺:研究人员利用 MP-CPP 实验评估 Mrgprb4 谱系神经元在压力诱导愉悦感中的作用。结果显示,与对照组小鼠相比,去除 Mrgprb4 谱系神经元的小鼠对压力不再表现出偏好,这表明 Mrgprb4 神经元在介导压力诱导的愉悦触觉和编码正性情感方面起着关键作用。同时,通过一系列行为测试发现,Mrgprb4tdTomato神经元对疼痛和瘙痒的传递并非必需12。
- L4 DRG Mrgprb4 谱系神经元对多种机械刺激的反应:通过对转基因小鼠 L4 DRG 进行体内钙成像,研究人员记录了神经元对刷、压、捏等机械刺激的反应。结果发现,这些神经元对多种机械刺激均有反应,且压力敏感神经元的比例显著高于刷敏感或捏敏感神经元。压力或刷刺激诱导的 Ca2+反应显著高于捏刺激34。
- L4 DRG Mrgprb4 谱系神经元对多种机械刺激的多模态特征:研究表明,大多数 Mrgprb4 谱系神经元具有多模态特性,能同时对多种机械刺激做出反应。虽然部分神经元对特定刺激具有特异性,但整体上这些神经元能够编码刺激强度,并对某些机械刺激表现出偏好56。
- L4 DRG Mrgprb4 谱系神经元对多种热刺激的反应:记录神经元对 0℃、15℃、43℃、50℃等热刺激的反应发现,在有害热刺激(0℃或 50℃)下,神经元会产生强烈且广泛的 Ca2+反应,而在无害热刺激(15℃或 43℃)下反应则不明显。50℃敏感神经元的比例显著高于 15℃或 43℃敏感神经元78。
- L4 DRG Mrgprb4 谱系神经元对多种热刺激的多模态特征:多数 Mrgprb4 谱系神经元能对多种热刺激同时做出反应,具有多模态特性。尽管部分神经元只对一种热刺激有反应,但整体上这些神经元在编码热刺激强度时存在差异,且对不同热刺激的反应存在相互影响910。
- L4 DRG Mrgprb4 谱系神经元对多种机械和热刺激的多模态特征:分析对多种机械和热刺激同时反应的神经元发现,压力刺激诱发的荧光高于 0℃和 43℃。虽然压力、0℃和 50℃敏感神经元之间有少量重叠,但整体上多数 Mrgprb4 谱系神经元能同时对多种机械和热刺激做出反应,且在编码荧光强度上存在差异1112。
- Mrgprb4CretdTomato 小鼠中 GCaMP6s 的标记效率和分子特征:研究发现,在 Mrgprb4Cre; GCaMP6s 小鼠中,tdTomato 阳性神经元在 GFP+细胞中高度表达,但 GFP+神经元中同时表达 tdTomato*和 GFP+的比例较低。此外,Mrgprb4 主要在 Peripherin 和 IB4 中高表达,属于非肽能 C 纤维的独特群体1314。
研究结论和讨论部分指出,本研究通过新的行为范式 MP-CPP,证实了 Mrgprb4 谱系神经元在传递压力诱导的愉悦感方面不可或缺,且具有功能多模态特性。这些神经元不仅能被无害或有害的机械刺激激活,还能对无害或有害的热刺激做出反应。同时,研究也存在一定局限性,如未探索神经元对机械和热刺激上升或下降阶段的反应等。然而,该研究为进一步探究神经元在情感障碍调节和疼痛调控中的作用提供了重要基础,具有重要的临床意义,有望为相关疾病的治疗和干预开辟新的方向。