Калретти

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11561 (2023) Цитировать эту статью

635 Доступов

15 Альтметрика

Подробности о метриках

Немиелинизированные непептидергические ноцицепторы (NP-афференты) разветвляются во II пластинке спинного мозга и получают ГАМКергические аксоаксональные синапсы, которые опосредуют пресинаптическое торможение. Однако до сих пор источник этого аксоаксонного синаптического сигнала не был известен. Здесь мы приводим доказательства того, что он происходит из популяции ингибирующих кальретинин-экспрессирующих интернейронов (iCR), которые соответствуют островковым клеткам пластинки II. Афференты NP можно отнести к трем функционально различным классам (NP1–3). Афференты NP1 вовлечены в патологические болевые состояния, тогда как афференты NP2 и NP3 также функционируют как рецепторы зуда. Наши результаты показывают, что все три из этих афферентных типов иннервируют iCR и получают от них аксоаксональные синапсы, обеспечивая ингибирование входа NP по принципу обратной связи. iCRs также образуют аксодендритические синапсы, и их мишенями являются клетки, которые сами иннервируются афферентами NP, что позволяет осуществлять прямое ингибирование. Таким образом, iCR идеально подходят для контроля воздействия непептидергических ноцицепторов и пруриторецепторов на другие нейроны задних рогов и, таким образом, представляют собой потенциальную терапевтическую мишень для лечения хронической боли и зуда.

Дорсальный рог спинного мозга иннервируется первичными афферентами, причем различные популяции заканчиваются специфичным для пластинки паттерном1. Немиелинизированные (С) афференты, большинство из которых функционируют как ноцицепторы, разветвляются в поверхностном дорсальном роге (СДГ, пластинки I–II). Ранние исследования выявили два основных класса ноцицептивных волокон C, которые обычно называют пептидергическими и непептидергическими. Они различались зависимостью от факторов роста, зоной окончания внутри дорсального рога и ультраструктурным внешним видом2,3,4. Непептидергические ноцицепторы разветвляются главным образом в пластинке II и, как полагают, образуют центральные аксоны в том, что Рибейру-да-Сильва и Коимбра определили как синаптические клубочки I типа4,5. Центральные аксоны клубочков получают аксоаксонические и дендроаксональные синапсы от ГАМКергических интернейронов4,6, и считается, что они лежат в основе пресинаптического торможения афферентов7. Напротив, пептидергические ноцицепторы, которые можно идентифицировать по экспрессии пептида, связанного с геном кальцитонина (CGRP), заканчиваются главным образом в пластинках I и IIo и обычно образуют простые синаптические структуры, в которых отсутствуют аксоаксонические или дендроаксональные синапсы3,8. Недавние транскриптомные исследования9,10,11,12 дополнительно разделили непептидергические (NP) ноцицепторы на 3 основных класса (NP1–3)9, определяемых экспрессией mas-связанных с G-белком рецепторов MrgD (NP1) или MrgA3. /MrgB4 (NP2) или соматостатина (SST; NP3). Хотя теперь ясно, что некоторые из этих афферентов действительно экспрессируют нейропептиды9,10, для удобства мы используем номенклатуру NP1-3.

SDH содержит большое количество плотно упакованных интернейронов1,13. Большинство (~ 75%) из них являются возбуждающими глутаматергическими клетками, тогда как остальные 25% являются ингибирующими и используют ГАМК и/или глицин в качестве основного быстрого медиатора14,15. Каждый из этих основных типов интернейронов можно разделить на отдельные популяции на основе морфологических, электрофизиологических и нейрохимических/транскриптомических критериев16,17,18,19,20,21. Мы сообщили, что тормозные интернейроны в пластинках I–II можно отнести к 5 практически непересекающимся нейрохимическим классам на основании экспрессии парвальбумина (PV), динорфина и галанина, нейрональной синтазы оксида азота (nNOS), нейропептида Y (NPY). или кальретинин (CR)22. Этот вывод согласуется с результатами исследований, в которых использовалось секвенирование одноклеточной/ядерной РНК для определения популяций нейронов18,19.

Мы показали, что клетки, экспрессирующие PV, образуют аксоаксональные синапсы на миелинизированных низкопороговых механорецепторах (A-LTMR)23, и считается, что они направляют тактильный вход в ноцицептивные цепи посредством как пресинаптических, так и постсинаптических тормозных механизмов, тем самым предотвращая механическую аллодинию24, 25,26. Популяция динорфина/галанина участвует в подавлении механической боли и зуда, вызванного зудом27,28,29,30, тогда как активация клеток nNOS приводит к снижению ноцифенсивных рефлексов27. Существуют разногласия относительно роли тормозных интернейронов, экспрессирующих NPY. Хотя первоначальные исследования показали, что эти клетки ответственны за механический зуд31,32,33, мы обнаружили, что они играют гораздо более широкую роль, включая подавление зуда, вызванного пруритогеном, острых ноцифентивных рефлексов и гиперчувствительности как в моделях нейропатической, так и воспалительной боли34 . Относительно мало известно об ингибирующих клетках кальретинина (iCR), отчасти потому, что нацеливание на них оказалось трудным, поскольку их численность значительно превосходит количество возбуждающих интернейронов, экспрессирующих кальретинин18,35,36,37. Два транскриптомных исследования идентифицировали популяции iCRs в дорсальном роге, при этом Häring et al.18 и Sathyamurthy et al.19 отнесли эти клетки к классам Gaba8 и Gaba9, а также DI-1 и DI-5 соответственно. Мы показали, что iCRs в пластинке II имеют дендриты, удлиненные в рострокаудальном направлении с ограниченной дорсовентральной протяженностью35,37, что соответствует морфологическому классу, известному как островковые клетки17. Островковые клетки ламины II имеют аксоны, которые широко разветвляются внутри этой пластинки16,17,38,39,40, что повышает вероятность того, что они дают начало аксоаксонным синапсам на непептидергических ноцицепторах. Здесь мы использовали ряд генетических линий мышей для дальнейшей характеристики iCR и проверки гипотезы о том, что они являются источником аксоаксонного синаптического входа в эти ноцицепторы.