基于脊髓GABA能抑制性中间神经元调控瘙痒的细胞和分子机制研究

Itch/Pruritus is a common clinical symptom or disease endangering human health, but there are still no effective therapeutic measures. The breakthrough of therapeutics for itch mainly depends on the further research on the neural circuits, cytological and molecular mechanisms of itch. Pain evoked by scratching can abolish itch with an unclear mechanism. Our preliminary study suggested that dorsal horn GABAergic inbhibitory interneurons participated in inhibitory effects of pain on itch. And therefore, we speculate that the dorsal horn GABAergic inhibitory interneurons may play an important role in the regulation of itch signaling. For this purpose, from the level of animal in vivo, cell, ion channel and molecule, we explore the regulatory role of dorsal horn GABAergic inhibitory interneurons in itch signaling, and clarify the role and its mechanisms of GABAergic inhibitory interneurons and KCC2 in itch, using behavioral experiment, immunofluorescence technique, electron microscope, Western blot, neuropharmacology and cellular electrophysiology in the acute and chronic itch model in mice. From a new angle, we will lay a solid academic foundation for uncovering the regulatory mechanisms of itch at spinal cord level, and provide a new idea and target for clinical itch treatment in our future research.

瘙痒是危害人类健康的一种常见临床病症,但目前仍缺乏有效的治疗措施。瘙痒治疗学的突破有赖于影响其发生的神经环路、细胞和分子机制的深入研究。搔抓引起的疼痛可以抑制瘙痒，但具体调控机制尚不清楚；课题组预实验研究发现脊髓背角GABA能抑制性中间神经元参与疼痛抑制瘙痒。因此，我们推测：脊髓背角GABA能抑制性中间神经元在瘙痒信息调控过程中发挥重要作用。为此，本研究采用小鼠急、慢性瘙痒模型，综合运用行为学、免疫荧光、电子显微镜、Western blot、神经药理学和细胞电生理学等技术手段，从整体、细胞、离子通道和分子水平探讨脊髓GABA能抑制性中间神经元在瘙痒信息传递过程中的调节作用，阐明GABA能抑制性中间神经元、KCC2离子通道在瘙痒调节过程中的作用及其机制。本研究的完成将从一个崭新的角度为揭示脊髓水平瘙痒调控机制奠定基础，为临床瘙痒治疗提供新的思路。

瘙痒作为一种单发疾病或多种疾病的共同临床症状，很多人都遭受过瘙痒的困扰，甚至有些人终日生活在慢性瘙痒的痛苦折磨中，但目前仍无有效的治疗手段。慢性瘙痒在一般人群中的发病率为8%-12%，已经成为影响人们生活质量、危害人类身体健康的常见临床病症之一。疼痛与瘙痒存在相互作用——搔抓引起的疼痛可有效抑制瘙痒。有研究发现，脊髓背角抑制性中间神经元功能损害与瘙痒有关；临床上鞘内使用阿片类镇痛药物可以产生节段性镇痛作用，但常伴随可逆的节段性瘙痒；实验瘙痒动物模型，使用阿片受体拮抗剂后产生止痒作用，这些研究均提示MOR可能参与瘙痒信息的处理。因此，我们推测以GABA能抑制性中间神经元为核心的脊髓背角GABA能抑制性神经环路可能在疼痛抑制瘙痒过程中发挥重要作用。我们通过建立小鼠急、慢性瘙痒模型模拟急、慢性瘙痒状态，在行为学方面我们首次发现GABA能抑制性环路启动了疼痛止痒作用，揭示了GABA能抑制性环路可能在瘙痒治疗过程中的靶点作用；证实了BDNF-TrKB和KCC2作为脊髓GABA能抑制性环路维持疼痛止痒作用的重要分子和离子通道，介导GABA能抑制性环路参与疼痛止痒作用，为瘙痒治疗提供了分子和离子通道靶点；μ阿片肽受体（MOR）活化脊髓小胶质细胞，参与脊髓背角小胶质细胞BDNF/TrkB/KCC2通路通路维持瘙痒慢性化。综上所述，本项目研究从整体、细胞、离子通道和分子水平探讨脊髓GABA能抑制性环路在疼痛抑制瘙痒过程中的重要作用，阐明GABA能抑制性中间神经元、KCC2 离子通道和BDNF/TrkB信号系统在疼痛抑制瘙痒的启动和维持过程中的作用及其机制，为瘙痒的临床治疗提供有益的思路，也为发展基于脊髓GABA能抑制性环路功能调节的止痒药物提供新靶点。