痒觉神经元在管理疼痛方面所起到的作用
CELL PRESS 2017-2-28
在你的皮肤上分布着一些神经元，它们有且仅有一种用途：感觉发痒的东西。这些神经元与探测疼痛的神经元是分开的，然而，化学物质诱导的痒常常伴随着温和的疼痛，诸如灼烧和刺痛感。科研人员在2月22日出版的《神经元》（Neuron）杂志上报告说，当信号通过脊髓发送到大脑时，痒和温和的疼痛可能会通过同一组脊髓神经元。这项发现解释了为何疼痛常常伴随着剧烈的、化学物质诱导的痒。
“出乎我们意料的是，我们发现，接收外周疼痛和痒输入的脊髓神经元并不是分开的。它们能够接收来自痒觉神经纤维的信号，也能接收来自痛觉神经纤维的信号，”领导了这项研究的美国约翰·霍普金斯大学医学院神经科学教授、霍华德·休斯医学研究所研究员董欣中博士说。这些称为GRP神经元的神经元是疼痛和痒信号送往大脑途中的驿站。然而，这组科研人员发现，GRP神经元不是被动的通道。“当我们清除了小鼠的这一组神经元之后，痒应答减少了。它们瘙痒的活动变少了，”该研究的第一作者、约翰·霍普金斯大学医学院的研究生孙硕豪（Shuohao Sun）说。“与此同时，疼痛应答实际上增加了。”
没有GRP神经元的小鼠把更多的时间用在揉和舔上，从而缓解它们的疼痛，例如让它们的尾巴接触热水诱导产生的疼痛。追踪通过这些神经元的电信号传导的进一步实验证实了这项结果。GRP神经元在把温和的疼痛信号转发给了下一个神经接力站的同时，似乎也可以缓解剧烈的疼痛信号。
“这可能听上去反直觉，但是我们提出，这一小群细胞实际上起到了阀门的效果，以减缓疼痛，”Sun说。“这个效果并不由所有疼痛的刺激引发；它只会由强烈疼痛刺激所引发。当这个阀门启动的时候，信号不能通过。但是当你有一个弱的疼痛信号的时候，它并不会触发这个制动，信号可以通过。”这组科研人员把这个假说命名为“泄漏门”模型。
当这些小鼠的GRP神经元被破坏之后，启动阀门的这些制动线基本被切断了，导致了不受控制的疼痛级联。这组科研人员说，这个制动系统可能是动物探测温和的疼痛——类似于与致痒物质有关联的那类疼痛——而不会被更为强烈的疼痛信号所困扰的一种方法。内置的疼痛管理很可能是一个有帮助的适应，用于在受伤时逃离捕食者。与此同时，GRP神经元不是接收并向大脑转发疼痛信号的唯一一组脊髓神经元，大脑本身在把来自外周神经元的信号转化成感知到的感觉方面起到了一个中心作用。仍然不清楚来自GRP神经元的信号沿着脊髓向上输送之后发生了什么。
这组作者说，慢性疼痛和痒影响着1/10的美国人。对疼痛和痒信号通向大脑的旅程的更好的理解可能最终带来新的治疗选项。“接下来是更进一步，进入中枢神经系统，研究这些来自二级神经元的信号如何到达下一个接力站，” 董欣中说。“我们一次走一步。”
该论文的其他作者是美国约翰·霍普金斯大学医学院的Qian Xu 和Yun Guan，以及美国华盛顿大学医学院的Changxiong Guo 和Qin Liu。该研究受到了美国国立牙科和颅面研究所（资助号R01DE022750）和美国国立神经疾病和中风研究所的支持（资助号R01NS054791）的支持。——文本由《细胞》出版社提供
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Neuron, Sun and Xu et al.: “Leaky gate model: intensity-dependent coding of pain and itch in the spinal cord” （《泄漏门模型：脊髓中的强度依赖的疼痛与痒的编码》）http://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(17)30036-3/ 10.1016/j.neuron.2017.01.012