内侧前额叶皮层中促肾上腺皮质激素释放激素神经元对瘙痒行为的协同调节

《Neurochemistry International》：Synergistic regulation of itch behaviors by corticotropin-releasing hormone neurons in the medial prefrontal cortex

　　• 内侧前额叶皮层（mPFC）中的促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）阳性神经元主要是表达VIP的GABA能中间神经元，在暴露于组胺能和非组胺能瘙痒原时表现出强烈的激活反应。• 双向化学遗传学和光遗传学操作表明，mPFC中的CRH神经元具有促瘙痒作用。• mPFC中的CRH神经元通过CRHR1和GABAA受体依赖性信号途径增强第5层锥体神经元的兴奋性。

引言
瘙痒是一种独特的感觉体验，会引发强烈的抓挠冲动（Bautista等人，2014年；Cevikbas & Lerner，2020年；Dong & Dong，2018年；St?nder等人，2007年）。作为一种进化上保守的防御反射，急性瘙痒使生物能够清除皮肤上的有害刺激。然而，当瘙痒变得剧烈或持续时，它会显著诱发负面情绪和心理压力（Amano等人，2008年；Li等人，2021年；Sanders & Akiyama，2018年）。在中枢神经系统中，需要皮层高级整合来处理瘙痒信号，并编码其辨别性、情感性和认知性维度（Chen & Sun，2020年）。功能神经影像学和神经回路追踪研究已经确定了前扣带回皮层和特定的丘脑核团是中枢瘙痒通路的关键节点（Li等人，2024年；Mueller等人，2017年）。内侧前额叶皮层（mPFC）对高级认知处理至关重要。它负责评估外部刺激的情感价值并维持突触稳定性（Caballero等人，2019年；Mitchell，2015年；Xu等人，2019年；Yan & Rein，2022年）。在躯体感觉网络中，mPFC接收来自中央内侧丘脑核的直接传入投射。这条通路介导急性瘙痒信号，并通过包括伏隔核和前边缘皮层在内的下游靶点进一步调节抓挠行为（Li等人，2023年；G. Y. Wu等人，2023年；X. B. Wu等人，2023年）。值得注意的是，疼痛和瘙痒在mPFC中由不同的神经元群编码，这赋予该脑区准确的感官辨别能力（Pan等人，2023年；Zhanmu等人，2025年）。瘙痒经常伴随着压力和焦虑。作为中枢应激反应的主要调节器，促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）系统被认为是躯体感觉和情绪状态之间的关键链接（Alizamini等人，2023年；Hupalo, Bryce等人，2019年；Mantsch，2022年；Sukhareva，2021年）。在中枢神经系统中，CRH作为一种区域特异性神经调节剂，调控应激反应、焦虑、疼痛和瘙痒（Gray等人，2016年；Lv等人，2021年；Wang等人，2022年；Yu等人，2021年）。CRH通过两种G蛋白偶联受体发挥作用：CRH受体1（CRHR1）和CRH受体2（CRHR2）。CRHR1广泛分布于新皮层、海马体和伏隔核，介导大多数中枢CRH功能，而CRHR2的表达模式较为有限（Giesbrecht等人，2010年；Sukhareva，2021年；Van Pett等人，2000年）。在脑皮层中，大多数CRH神经元是GABA能抑制性中间神经元，通过共同释放CRH和GABA来调节局部微回路（Chen等人，2020年；Gallopin等人，2006年；Hupalo & Berridge，2016年；Zhang等人，2022年）。然而，这些特定的mPFC中的CRH中间神经元是否直接参与急性瘙痒的处理仍不明确。在这项研究中，我们采用了结合免疫染色、纤维光度测量、化学遗传学、光遗传学和全细胞膜片钳记录的综合方法，以阐明mPFC CRH神经元在瘙痒调节中的功能作用和局部回路机制。这项工作为皮层瘙痒调节提供了实验证据，并为治疗瘙痒提供了潜在靶点。

材料片段
本研究使用了成年雄性C57BL/6小鼠、CRH-Cre小鼠（RRID: IMSR_JAX: 012704，美国杰克逊实验室）和VIP-Cre小鼠（江苏金智和生物科技有限公司）。所有小鼠均在12小时光照/黑暗周期（早晨8:00光照）下饲养，温度为22-24°C，可自由获取食物和水。所有动物繁殖和手术程序均得到了第四军医大学动物伦理委员会的批准（批准编号：IACUC-20210356）。

关键资源
mPFC中的CRH神经元被急性瘙痒原激活并表达VIP
为了确定mPFC中的CRH神经元是否对急性瘙痒原有反应，我们将Cre依赖性的DIO-mCherry病毒双侧注射到CRH-Cre小鼠的mPFC中，以特异性标记CRH阳性神经元（图1A）。三周后，分别向颈部注射组胺（His，15 μL，10 μg/μL）或生理盐水（NaCl）以诱导急性瘙痒或作为对照。免疫荧光染色显示，与NaCl相比，His诱导的瘙痒显著增加了mPFC中的c-Fos表达。

讨论
内侧前额叶皮层（mPFC）主要由三个亚区组成：前边缘皮层（PL）、下边缘皮层（IL）和前扣带回皮层（ACC）。它与丘脑、纹状体、伏隔核、杏仁核和海马形成相互的长距离连接，以协调感觉整合、情感评估、动机处理、认知控制和行为输出（Caballero等人，2019年；Mitchell，2015年；Xu等人，2019年；Yan & Rein，2022年）。

结论
本研究表明，mPFC中的CRH神经元促进与瘙痒相关的抓挠行为，其激活增加了第5层PYR神经元的活动。组胺同时招募了mPFC中的CRH神经元和第5层PYR神经元，而化学遗传学和光遗传学操作证实了mPFC中CRH神经元活动的促瘙痒作用。电生理和药理学实验进一步表明，CRHR1和GABAA受体依赖性信号通路都参与了PYR神经元兴奋性的变化。

伦理批准和动物福利声明
本研究中的所有动物繁殖、立体定向手术、行为测试和体外电生理记录均严格经过第四军医大学动物伦理委员会的审查和预先批准（批准编号：IACUC-20210356，批准日期：2021-03-04）。所有动物实验程序完全符合机构、国家和国际的实验室动物护理指南，并遵循替代、减少、优化（3Rs）原则。

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作者贡献声明
Zhu Xinyi：写作 - 审阅与编辑、写作 - 原始草稿、可视化、验证、方法学、数据分析。
Li Xiaolan：写作 - 审阅与编辑、写作 - 原始草稿、方法学、数据分析。
Tan Chaoyang：写作 - 审阅与编辑、方法学、研究。
Zhang Linfang：验证、研究。
Wu Zhenyu：写作 - 审阅与编辑、资金获取、数据分析、概念化。
Li Fei：写作 - 审阅与编辑、监督、形式分析。

未经引用的参考文献
Hupalo等人，2019年；Wu等人，2023年。

知情同意声明
不适用。

利益冲突声明
所有作者声明没有已知的财务利益、商业合作、咨询关系、专利申请或个人关系可能不恰当地影响本研究的设计、执行或解释。不存在需要报告的利益冲突。

数据可用性声明
本研究生成的所有原始钙成像轨迹、膜片钳电生理记录、行为计数数据、免疫荧光定量统计数据和原始未处理图像文件均可向相应作者索取。

机构审查委员会声明
动物研究方案已获得第四军医大学机构审查委员会（或伦理委员会）的批准（方案编号：20210356，批准日期：2021-03-04）。

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作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

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在准备本工作时，作者使用ChatGPT来润色英语表达、修改语法和优化句子逻辑。作者全面审阅并修改了所有由AI生成的文本，并对这份手稿的所有内容承担全部责任。

资助声明
本研究得到了两项资助计划的支持：
1. 中国国家自然科学基金（项目编号：32171137，资助人：Hui Li）
2. 陕西省自然科学基金（项目编号：2025JC-YBMS-183，资助人：Zhenyu Wu）
资助机构在研究设计、数据收集、数据分析、手稿撰写或决定提交这份修订后的手稿发表方面没有参与作用。

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：32171137，资助人：Hui Li）和陕西省自然科学基金（项目编号：2025JC-YBMS-183，资助人：Z.-Y. Wu）的支持。

利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：
Li Hui报告获得了中国国家自然科学基金的财务支持。
Wu Zhenyu报告获得了陕西省自然科学基金的财务支持。如果有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本研究的工作。

声明
Xinyi Zhu | Xiaolan Li | Chaoyang Tan | Linfang Zhang | Zhenyu Wu | Fei Li | Hui Li