代谢传感器Gpr35将膳食脂质与瘙痒介导神经环路相连接

《Communications Biology》：Metabolic sensor Gpr35 links dietary lipids to itch mediating neural circuits

　　

营养对全身健康的影响已得到广泛认可，但将西方饮食脂质代谢物与慢性瘙痒和炎症的病理性触发因素联系起来的特定传感器仍然难以捉摸。在此，研究人员确定了一个代谢-感觉轴，其中9-酮基-12,13-环氧十八碳烯酸（EKODE），一种内源性膳食亚油酸衍生物，作为G蛋白偶联受体35（Gpr35）的有效配体，驱动慢性瘙痒、炎症和热超敏反应。研究人员证明，Gpr35在一群特定的感觉神经元中选择性表达，并且感觉神经元中Gpr35的基因敲除可减弱EKODE和银屑病相关的瘙痒和炎症。此外，Gpr35的药理学抑制显著减轻了银屑病和特应性皮炎小鼠模型中的瘙痒。研究人员表明，Gpr35信号传导参与瘙痒特异性脑钠肽（BNP），定义了一条在功能上不同于经典伤害感受环路的标记线通路。总之，这些发现确立了Gpr35在健康和疾病状态下作为一个关键的神经代谢传感器的作用。

论文解读

研究背景与科学问题

慢性瘙痒和炎症是全球范围内严重影响生活质量的持续性衰弱性疾病，其背后的确切机制仍是重大挑战。瘙痒与炎症相互关联，是多种慢性疾病的共同特征，从代谢紊乱到自身免疫性疾病。例如，银屑病伴随的严重瘙痒便是炎症诱导性瘙痒的典型例子。尽管发病率高，但驱动银屑病相关瘙痒和炎症的机制仍知之甚少，现有治疗手段往往只能提供不完全的缓解。

现代饮食结构的剧烈变化与非传染性疾病发病率的上升密切相关。肥胖患者消耗现代工业化饮食后，患银屑病的风险显著增高。虽然饮食在管理心血管疾病、糖尿病等慢性病中的作用已被广泛认识，但膳食成分及其代谢衍生物在慢性瘙痒和包括银屑病在内的炎症性疾病中的具体作用在很大程度上仍是未知数。特别是，亚油酸（LA）作为皮肤和现代工业饮食中最丰富的n-6多不饱和脂肪酸，其代谢产物是否能直接驱动瘙痒，以及通过何种分子机制实现，是本研究试图解答的核心问题。

研究概述与核心结论

本研究鉴定出G蛋白偶联受体35（Gpr35）是亚油酸代谢产物EKODE的靶点，揭示了一个协调慢性瘙痒、炎症和疼痛敏感性的神经-代谢轴。研究人员通过钙成像、电生理学、荧光原位杂交、药理学抑制和Cre重组酶介导的基因敲除等综合方法，描绘了LA代谢物EKODE驱动瘙痒和炎症的代谢-神经元连接。利用咪喹莫特（IMQ）诱导的银屑病小鼠模型，研究人员证明该神经环路驱动了皮肤神经源性炎症和瘙痒。这些发现提供了一个新的神经-代谢轴，为膳食线索如何被转导进入专门的感觉环路提供了机制基础，并为脂质介导的自身免疫性和炎症性疾病提供了新的治疗靶点。

关键技术方法

研究人员采用的主要关键技术方法包括：

1. 1.
   原代培养背根神经节（DRG）神经元钙成像技术，用于检测神经元对EKODE的响应。
2. 2.
   膜片钳电生理记录技术，用于评估EKODE处理对DRG神经元兴奋性的影响。
3. 3.
   荧光原位杂交（FISH）技术，用于在组织和细胞水平上验证Gpr35与瘙痒标志物（如Trpa1、Trpv1、Nppb）的共定位。
4. 4.
   Cre/loxP系统介导的条件性基因敲除技术，在小鼠Trpv1谱系感觉神经元中特异性敲除Gpr35基因，以研究其在体内功能。
5. 5.
   药理学抑制实验，使用Gpr35特异性拮抗剂CID2745687进行体内外功能验证。
6. 6.
   行为学测试，包括急性瘙痒抓挠计数、热板试验、Hargreaves热痛觉测试等。
7. 7.
   组织学和分子生物学方法，包括H&E染色评估皮肤厚度、qRT-PCR检测炎症因子（如Il17a、Il23）mRNA表达水平。

研究结果详述

1. 亚油酸衍生物EKODE通过GPCR直接激活感觉神经元

研究人员发现，EKODE可直接激活约8.9%的原代培养DRG感觉神经元，引发钙离子内流。这些响应神经元也响应组胺和TRP通道激动剂。进一步研究表明，EKODE诱发的钙信号在Trpa1缺陷神经元中显著减弱，但在Trpv1缺陷神经元中无此现象，提示Trpa1介导了EKODE诱发的神经元兴奋性。使用Gq抑制剂FR900359、Gβγ抑制剂gallein和百日咳毒素（PTX）预处理均可显著减少EKODE响应神经元比例，表明EKODE通过GPCR发挥作用。电生理记录显示，EKODE处理使小直径DRG神经元的静息膜电位去极化、降低sag比值并增加延迟放电的发生率，从而增强了神经元兴奋性。

2. Gpr35受体的翻译共表达定义了功能性活跃的瘙痒感受器亚群

通过单细胞RNA测序数据和FISH实验，研究人员证实Gpr35在小鼠DRG感觉神经元中与Trpa1、Trpv1和Nppb共表达。约50%的Gpr35阳性神经元同时表达Nppb。在人类DRG的单核RNA测序图谱中，也观察到GPR35在C纤维神经元亚型中广泛分布，并与TRPV1和NPPB存在共表达。人类DRG的FISH结果进一步证实了GPR35与NPPB的共定位。通过HEK293细胞异源表达系统，研究人员证明只有共转染Gpr35和Trpa1的细胞才对EKODE产生钙响应，而单独转染任一基因则无响应，确认Gpr35是EKODE的功能性受体。在条件性敲除小鼠（Gpr35^cKO）中，DRG感觉神经元中Gpr35表达缺失，且EKODE诱发的钙响应显著减少。Gpr35特异性拮抗剂CID2745687也能剂量依赖性地抑制EKODE诱导的钙信号。

3. GPR35受体通过TRP通道参与感觉激活、外周瘙痒和超敏反应

在体内行为学实验中，Gpr35^cKO小鼠的EKODE诱发急性瘙痒抓挠行为显著少于对照小鼠，而对组胺的反应正常。静脉注射Gpr35拮抗剂CID2745687同样能显著减少EKODE诱导的抓挠。在Trpv1、Trpa1和Nppb基因敲除小鼠中，EKODE诱发的瘙痒均显著减弱，表明这些分子是该信号通路的关键下游效应器。体外实验证实，激活GPR35、TRPA1或TRPV1均可触发BNP释放。此外，Gpr35^cKO小鼠在55℃热板和Hargreaves热痛觉测试中表现出更长的退缩潜伏期，提示Gpr35参与了热超敏反应，但对机械和冷觉无显著影响。

4. GPR35在银屑病小鼠模型的炎症和瘙痒中的作用

在IMQ诱导的银屑病小鼠模型中，Gpr35^cKO小鼠的皮肤总厚度和表皮厚度显著小于对照小鼠，且自发抓挠行为也显著减少。静脉注射Gpr35拮抗剂CID2745687同样能有效减轻IMQ模型小鼠的抓挠。有趣的是，虽然IMQ处理导致皮肤中Il17a和Il23 mRNA表达升高，但在Gpr35^cKO小鼠中这些炎症因子的表达反而更高，表明Gpr35介导的瘙痒减轻独立于经典的Il17a/Il23炎症通路。此外，研究人员在IMQ处理的皮肤中检测到了EKODE，而在对照组皮肤中未检出。

5. 神经肽Nppb在银屑病相关炎症和瘙痒中的外周作用

在IMQ银屑病模型中，Nppb基因敲除小鼠的皮肤总厚度和表皮厚度显著低于野生型对照，同时自发抓挠行为也显著减少。然而，Nppb敲除并未影响皮肤中Il17a和Il23的mRNA表达水平，进一步支持了该神经源性通路与经典炎症通路的独立性。

讨论与结论总结

本研究的讨论部分总结了其核心发现：EKODE作为亚油酸的氧化衍生物，是一种新型的内源性致痒原，通过作用于感觉神经元上的Gpr35受体，为饮食与慢性瘙痒及银屑病相关炎症提供了直接的机制联系。研究确立了一个基本原理，即神经系统能够直接检测并将膳食脂质代谢物转化为慢性瘙痒感。

研究结论翻译： 总之，研究人员发现，亚油酸的一种代谢物EKODE介导慢性瘙痒，这为新的治疗策略打开了大门。由于亚油酸在人类饮食中含量丰富，因此有必要研究饮食干预（如降低亚油酸摄入量）是否可能减轻瘙痒和炎症。这可能为饮食、Gpr35介导的信号传导与炎症和瘙痒之间提供一个直接的机制联系。最近将Gpr35变异与银屑病联系起来的人类全基因组关联研究（GWAS）突显了本研究发现的临床相关性，研究人员在此为该遗传关联提供了首个机制框架，表明遗传和代谢因素汇聚于此受体，塑造了个体对慢性瘙痒和炎症性皮肤病的易感性。这项工作确立了EKODE/Gpr35轴作为饮食与慢性瘙痒性疾病之间的一个基本的、可治疗的靶点，为管理银屑病及相关炎症性疾病提供了一种新的策略。