成纖維細胞生長因子FGF13在癢覺中的作用及其機制

發布時間:2020-12-15

  129日,《神經科學雜志》發表了題為“FGF13 Is Required for Histamine-Induced Itch Sensation by Interaction with NaV1.7”的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、神經科學國家重點實驗室張旭研究組和中國科學院分子細胞科學卓越創新中心(生物化學與細胞生物學研究所)、細胞生物學國家重點實驗室鮑嵐研究組合作完成。 

  研究團隊前期的工作發現了傷害性感覺神經元中選擇性地高表達一種非分泌型成纖維細胞生長因子(Fibroblast growth factorFGF13,將小鼠背根節(Dorsal root ganglionDRG)傷害性感覺神經元中的FGF13特異性敲除后,這些小鼠完全喪失了對傷害性熱刺激的反應(Yang et al., Neuron, 2017)。前人的研究還證實,激活DRG中的傷害性感覺神經元也可以產生癢覺。然而,FGF13是否在癢覺感知過程中發揮作用并不清楚。 

  研究團隊首先利用在DRG傷害性感覺神經元中FGF13特異性敲除小鼠,發現這些小鼠對組胺引起的抓撓次數顯著下降,在前20分鐘的記錄中小鼠幾乎沒有抓撓動作。通過細胞電生理以及鈣成像檢測技術,發現FGF13缺失后對組胺反應的DRG神經元百分數顯著下降。組胺激活胞內信號通路需要先結合相應的受體,目前已知的組胺受體一共有四種,包括H1RH2RH3RH4R。通過檢測組胺刺激下四種不同的組胺受體介導的動作電位反應,結合不同的組胺受體激動劑引起FGF13缺失小鼠抓撓行為的不同,發現H1R是介導組胺刺激后FGF13參與的下游信號通路的主要受體。進一步的研究表明,FGF13H1R并沒有物理上或者功能上的直接作用。 

  研究團隊以往的研究已經證實,FGF13可以通過結合電壓門控鈉離子通道NaV1.7影響神經元動作電位的生成(Yang et al., Neuron, 2017)。為了探索NaV1.7FGF13所介導的癢覺反應中的作用,研究團隊進一步利用細胞電生理記錄,發現鈉通道拮抗劑河豚毒素TTX以及NaV1.7特異性拮抗劑都可以顯著降低神經元對組胺反應,阻斷FGF13NaV1.7的相互作用,不僅降低了神經元對組胺反應,而且可以產生類似于FGF13缺失小鼠抓撓次數下降的行為學表型。此外,研究團隊還發現FGF13缺失小鼠對非組胺(五羥色胺5-HT以及氯喹CQ)類致癢劑產生的抓撓反應以及DNFB模擬的臨床慢性瘙癢也有不同程度的下降。該研究揭示了在外周神經系統中FGF13通過與Nav1.7相互作用介導癢覺感受的新功能。 

  該研究由張旭研究員和鮑嵐研究員指導,張旭組董飛博士為該論文第一作者,同時鮑嵐組的史海翔和魏滿義博士、博士生薛華清、張旭組的楊柳和鐘延清博士也做出了貢獻。該研究也得到了中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心孫衍剛研究員和復旦大學腦科學研究院韓清見研究員的幫助。本工作得到國家自然科學基金委、中國科學院、上海市、中國醫學科學院的資助。 

   

  圖注:小鼠皮內注射組胺(Histamine)后,組胺與DRG神經元上表達的組胺受體H1R結合后,激活胞內下游信號通路,通過電壓門控鈉離子通道NaV1.7產生動作電位,最終引發抓撓行為。胞內的FGF13NaV1.7相互作用形成復合物,介導了NaV1.7產生動作電位和最終引發抓撓行為這些過程。 

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