《Behavioural Brain Research》:Different subregions of the anterior cingulate cortex differentially regulate acute itch-scratching behavior in rats
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瘙癢(itch)是許多皮膚病的主要癥狀,分為組胺能和非組胺能瘙癢。研究人員針對前扣帶皮層(ACC)亞區對瘙癢調控作用不明的問題,研究 rACC 和 cACC 神經元干預對大鼠急性瘙癢搔抓行為的影響。結果顯示 rACC 負向調節非組胺能瘙癢,cACC 正向調節兩種瘙癢。該研究為 ACC 調節瘙癢機制提供新視角。
在生活中,瘙癢是一種讓人十分困擾的感覺,它就像皮膚上的小惡魔,不停地發出信號,催促人們去搔抓。瘙癢是許多皮膚病的主要臨床癥狀,根據引發因素,可分為組胺能(histaminergic)和非組胺能(nonhistaminergic)兩種類型。像 Compound 48/80 這種組胺能致癢原,會通過促使肥大細胞脫顆粒,釋放組胺,進而激活感覺神經元上的外周神經組胺受體,引發瘙癢;而 5 - 羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)作為典型的非組胺能致癢原,則主要激活 5-HT 受體來誘發瘙癢感。
隨著對瘙癢研究的深入,人們發現大腦中的一些區域參與了瘙癢的中樞調節,其中前扣帶皮層(anterior cingulate cortex,ACC)備受關注。ACC 是前額葉皮層的重要組成部分,在情緒感知、疼痛處理、記憶形成等認知功能方面發揮著關鍵作用。已有研究表明,ACC 神經元參與了慢性瘙癢的調節,在急性瘙癢時也會被激活,并且 ACC 到背內側被蓋區(dorsal medial tegmental area,DMS)的投射能調節組胺能誘導的瘙癢。然而,這些研究大多將 ACC 視為一個整體,忽略了其不同亞區的功能差異。
ACC 可分為喙側(rostral,rACC)和尾側(caudal,cACC)兩個亞區,在疼痛相關研究中,這兩個亞區表現出不同的功能,比如 rACC 促進疼痛抑制,cACC 促進疼痛表達。但在瘙癢的中樞調節方面,rACC 和 cACC 各自扮演怎樣的角色,仍然是個未解之謎。為了揭開這個謎團,陸軍軍醫大學的研究人員開展了一項研究,相關成果發表在《Behavioural Brain Research》上。這項研究對于深入理解瘙癢的中樞調節機制、開發更有效的止癢療法具有重要意義。
研究人員主要采用了免疫熒光染色和藥物遺傳學干預這兩種關鍵技術方法。通過免疫熒光染色評估急性瘙癢時 rACC 和 cACC 中 c-Fos 的表達;利用藥物遺傳學干預,對 rACC 和 cACC 神經元進行操作,觀察其對大鼠急性瘙癢搔抓行為的影響。研究使用 7 - 9 周齡的雄性 Sprague - Dawley(SD)大鼠作為實驗對象,這些大鼠被飼養在標準化的環境中。
急性瘙癢期間 rACC 和 cACC 神經元的活動變化
研究人員通過免疫熒光染色,觀察在注射致癢原后 rACC 和 cACC 中 c-Fos 的表達情況。與生理鹽水組相比,注射 5-HT 后,rACC 中 c-Fos+神經元數量顯著減少;而注射 Compound 48/80 的組與生理鹽水對照組相比,rACC 中 c-Fos+神經元數量沒有變化。在 cACC 中,注射 5-HT 和 Compound 48/80 后,c-Fos+神經元數量均顯著增加。這表明在急性瘙癢過程中,rACC 和 cACC 神經元的活動發生了改變。
藥物遺傳學抑制 rACC 和 cACC 對急性瘙癢搔抓行為的影響
研究人員進一步進行藥物遺傳學抑制實驗。結果發現,抑制 rACC 會增加 5-HT 誘導的急性瘙癢搔抓行為,而對 Compound 48/80 誘導的搔抓行為沒有影響;抑制 cACC 則會減少 5-HT 和 Compound 48/80 誘導的急性瘙癢搔抓行為。這說明 rACC 對非組胺能瘙癢搔抓行為起到負向調節作用,而 cACC 對組胺能和非組胺能瘙癢搔抓行為均起到正向調節作用。
綜合研究結果和討論部分,這項研究首次明確了 rACC 和 cACC 在急性瘙癢調節中的不同作用。rACC 對非組胺能瘙癢有負向調節作用,cACC 對組胺能和非組胺能瘙癢都有正向調節作用。這一發現為理解 ACC 調節瘙癢感覺的潛在機制提供了新的視角,也為未來針對瘙癢相關疾病的治療研究指明了新方向,有助于開發更加精準有效的止癢治療策略,為飽受瘙癢困擾的患者帶來新的希望。