成纤维细胞生长因子13对痒觉的调控作用及机制研究

Itch was defined as an unpleasant sensation that elicits the desire or reflex to scratch. Itch serves an important protective function by warning against harmful agents in the environment. However, the molecular basis for itch sensation remains unclear. Our previous work has showed that heat nociception was selectively abolished in the mice with FGF13, a non-secretatory fibroblast growth factor, deleted in the nociceptive sensory neurons. Neurons, which transmit itch sensation, were also identified as mainly nociceptive sensory neurons. Hence, it raised the question that whether FGF13 regulates the itch sensation. We initially tested histamine and serotonin in mice whose FGF13 being deleted from nociceptive neurons, and found that FGF13-deficient mice failed to elicit scratching behaviors like the controls. This indicated that FGF13 plays an important role in regulating the itch sensation. The techniques including immunohisto-/cytochemistry, neuron culture, co-immunoprecipitation, gene knockdown and knockin, neuronal calcium imaging, electrophysiological recordings and behavioral tests etc. will be performed in the following study. We will confirm the role of FGF13 in reguating the itch sensation, and uncover its cellular and molecular mechanisms. Our study will deepen the understanding of how non-secretatory fibroblast growth factors function in the sensory system.

痒觉是一种可以引起抓挠欲望或反射的不愉快感觉，是一种特殊的提醒机制，提供重要的保护功能。然而介导各种痒觉的分子基础尚不十分清楚。我们已发表工作发现，在伤害性感觉神经元中选择性地敲除成纤维细胞生长因子FGF13，小鼠选择性地失去热痛觉。已有研究发现，接收皮肤痒觉信息的神经元也主要是伤害性感觉神经元。因此，我们针对FGF13是否调控痒觉展开研究。初步的实验显示，伤害性感觉神经元敲除FGF13的小鼠无法诱发组胺和五羟色胺的抓挠反射，提示FGF13有调控痒觉的功能。本项目将继续应用免疫组织（细胞）化学、神经元细胞培养、免疫共沉淀、基因敲减和敲入、神经元钙成像、电生理记录以及行为学等技术，探寻FGF13在痒觉调控中的作用及分子机制，揭示FGF13调控痒觉反应的细胞类型。本项目将加深对非分泌型成纤维细胞生长因子在感觉系统中的作用方式以及功能的理解。

痒觉是一种可以引起抓挠欲望或反射的不愉快感觉，是一种特殊的提醒机制，提供重要的保护功能。我们已发表的工作证实，在伤害性感觉神经元中选择性地敲除成纤维细胞生长因子FGF13，小鼠选择性地失去热痛觉。已有研究发现，接受皮肤痒觉信号的神经元也主要是伤害性感觉神经元。然而，FGF13是否在痒觉发生发展过程中发挥作用并不清楚。我们首先利用在背根神经节DRG伤害性感觉神经元中FGF13特异性敲除小鼠，发现这些小鼠对组胺引起的抓挠次数显著下降，在前20分钟的记录中小鼠几乎没有抓挠动作。通过细胞电生理以及钙成像检测技术，发现FGF13缺失后对组胺反应的DRG神经元百分数显著下降。组胺激活胞内信号通路需要先结合相应的受体，目前已知的组胺受体一共有四种，包括H1R、H2R、H3R和H4R。通过检测组胺刺激下四种不同的组胺受体介导的动作电位反应，结合不同的组胺受体激动剂引起FGF13缺失小鼠抓挠行为的不同，发现H1R是介导组胺刺激后FGF13参与的下游信号通路的主要受体。进一步的检测发现，FGF13对H1R并没有物理上或者功能上的直接作用。我们以往的研究已经证实，FGF13可以通过结合电压门控钠离子通道NaV1.7影响神经元动作电位的生成。为了探索NaV1.7在FGF13所介导的痒觉反应中的作用，我们进一步利用细胞电生理记录，发现钠通道拮抗剂河豚毒素TTX以及NaV1.7特异性拮抗剂都可以显著降低神经元对组胺反应的百分数，阻断FGF13与NaV1.7的相互作用不仅降低了神经元对组胺反应的百分数，而且可以产生类似于FGF13缺失小鼠抓挠次数下降的行为学表型。此外，研究团队还发现FGF13缺失小鼠对非组胺（五羟色胺5-HT以及氯喹CQ）类致痒剂产生的抓挠反应以及DNFB模拟的临床慢性瘙痒也有不同程度的下降。该研究揭示了在外周神经系统中FGF13通过与Nav1.7相互作用介导痒觉感受的新功能。