文献精读 | 中枢阿片受体介导吗啡诱导的瘙痒和慢性瘙痒

    瘙痒是阿片类药物用于临床治疗疼痛的常见副作用。在这项研究中，作者证明了μ-阿片类药物吗啡和DAMGO（一种MOR选择性激动剂）的鞘内注射能引起瘙痒反应，这种反应主要是由脊髓GABA能抑制性中间神经元上的MOR介导的。

    鞘内注射吗啡在WT小鼠中引起了剂量依赖性的搔痒行为（图1A，P = 0.0089）。吗啡诱导的瘙痒反应主要发生在注射后的30分钟内。用MOR选择性拮抗剂CTOP预处理后，鞘内吗啡诱导的瘙痒被阻断，这表明吗啡诱导的瘙痒反应是由MOR介导的（图1B，P = 0.0153）。

    使用Vgat-Cre或Sst-Cre小鼠与Oprm1fl/fl小鼠杂交，分别敲除脊髓中抑制性或兴奋性中间神经元上的MOR。结果发现，抑制性神经元上的Oprm1的敲除，完全消除了吗啡诱导的瘙痒（Fig. 1C. P = 0.0094)，而兴奋性间神经元上Oprm1的敲除并不影响吗啡诱导的瘙痒行为(图1D。P＝0.4476)。表明，鞘内注射吗啡作用于抑制性中间神经元上的MOR，由此产生瘙痒反应。

    鞘内DAMGO诱导的抓挠行为呈钟形剂量反应曲线，并且瘙痒主要发生在前5分钟（图1E）。与吗啡一样，DAMGO诱导的瘙痒，在敲除抑制性中间神经元MOR的小鼠中，也显著地消除了。（图1F，P=0.0075）。

▲ Figure 1

    研究者使用了不通过血脑屏障的阿片受体拮抗剂：甲硫脲纳洛酮，通过腹腔预注射甲硫脲纳洛酮，只阻断外周感觉神经元的MOR活性，并没有改变吗啡诱导的搔痒（图2A，P = 0.1873）。与此相反，鞘内预注甲硫脲纳洛酮完全消除了吗啡诱导的瘙痒，表明脊髓中枢MOR信号介导吗啡诱导的瘙痒(图2B，P = 0.0004)。进一步地，在TRPV1+感觉神经元上敲除MOR的小鼠和用resininferatoxin (RTX，消融TRPV1+感觉神经元)预处理的小鼠中，吗啡诱导的瘙痒并没有改变。(图2C，D，P = 0.2005，P = 0.4951)。此外，皮内注射吗啡(100nmol)可诱发非常轻微的瘙痒反应（30分钟内平均有14条抓痕），而这种反应在Vgat-Cre；Oprm1fl/fl小鼠身上也没有改变（图2E，P＝0.3281）。综上，鞘内注射吗啡诱导的瘙痒，是由特异性地由脊髓中的抑制性中间神经元MOR所介导的。

▲ Figure 2

    鞘内给予阿片类药物的方式，在临床上被广泛用于镇痛。在TRPV1+ ，Vgat+ ，和SST+神经元中条件性敲除MOR并不改变甩尾时间的基线值（补充图1A，P > 0.9999，P = 0.1324，P = 0.2199），也不改变热板缩足时间的基线值（补充图1B，P = 0.7716，P > 0.9999，P > 0.9999）。在甩尾测试中，鞘内注射吗啡显著增加了甩尾时间，这种镇痛效应在Sst-Cre；Oprm1fl/fl小鼠中显著降低（图3A，P = 0. 0016)，但在Vgat-Cre；Oprm1fl/fl(图3A，P = 0.4893)或Trpv1-Cre；Oprm1fl/fl小鼠(图3A，P = 0.0801)中并没有降低。在热板测试中，SstCre；Oprm1fl/fl和Trpv1-Cre；Oprm1fl/fl小鼠中，鞘内吗啡诱导的镇痛作用均显著降低(补充图1C，两者P＜0.0001)。在Vgat-cre；Oprm1fl/fl小鼠中，鞘内吗啡诱导的抗痛觉显著增强（补充图1C，P＝0.0050）。综上所述，鞘内吗啡诱导的镇痛作用，是由脊髓兴奋性中间神经元和外周感觉神经元的MOR介导。

▲ Figure 3

▲ Figure S1

    通过RNAscope检测了脊髓背角（SDH）中MOR的表达。通过在Vgat-Cre；Ai9 tdTomato小鼠中，用Vglut2 mRNA（SLC17a6）染色检测Oprm1在兴奋性和抑制性神经元上的表达。在SDH的第II层的Vgat+和Vglut2+中间神经元上都观察到了Oprm1的表达（图4A-C）。这一发现与已发表的单细胞测序数据一致，即MOR广泛表达于SDH的抑制性和兴奋性中间神经元。然而，抑制性中间神经元中MOR的表达水平高于兴奋性中间神经元（补充图5A）。

▲ Figure 4

▲ Figure S5

    既往研究表面，阿片类药物通过G蛋白偶联受体激活钾通道，在表达MOR的神经元中产生外向电流。本研究显示，DAMGO(0.5μM)在19个SDH第II层抑制性中间神经元，诱发了9个神经元的外向电流，在Vgat-Cre；Ai9 tdTomato小鼠脊髓片内的Vgat+中间神经元中，振幅为19.5pA(图5A)。灌注吗啡（10μM）显著抑制SDH第II层抑制性中间神经元的诱发动作电位（图5B和C，P = 0.0109）。

     将Vgat-Cre小鼠与Ai32小鼠杂交，在脊髓Vgat+中间神经元中表达通道rhodopsin ChR2。当脊髓Vgat+中间神经元被473nm波长的蓝光刺激时，记录在第II层Vgat+中间神经元中诱发的抑制性突触后电流(IPSCs)。吗啡(10μM)能显著抑制诱发的IPSCs，表明抑制性中间神经元的功能受抑制(图5D和E，P <0.0001)。综上，μ-阿片类药物可以直接抑制MOR+抑制性中间神经元的活动，说明阿片类药物诱导的瘙痒，是抑制MOR+抑制性中间神经元的结果。

    SDH抑制性中间神经元中的两种，即NPY+和dynorphin（Dyn）+中间神经元，被认为与痒传门控有关。作者首先通过三重原位杂交，检测SDH中Oprm1、Npy和Pdyn mRNA表达，从而检测MOR在这两种抑制性中间神经元群体中的表达。作者发现，抑制性中间神经元中的MOR主要在NPY+中间神经元中表达（补充图2A和B）。MOR和NPY的共表达水平与MOR和Vgat的共表达水平相似，这说明抑制性中间神经元中的MOR主要与NPY共表达。这与既往单细胞测序数据库的数据一致（补充图5）。值得注意的是，NPY（10 µg）与吗啡（0.3 nmol）在鞘内联合给药，可显著抑制吗啡诱导的瘙痒（图6A，P <0.0001）。

▲ Figure 6

▲ Figure S2

▲ Figure S4

    使用DNFB诱导的过敏性接触性皮炎模型来确定MOR在慢性瘙痒中的作用。在Vgat-Cre；Oprm1fl/fl小鼠中，DNFB诱导的瘙痒显著减少（图7A和B，P = 0.0224）。此外，作者还测试了由氯喹(CQ)和组胺诱导的急性瘙痒。通过皮内注射CQ和组胺诱导的急性瘙痒在Vgat-Cre；Oprm1fl/fl小鼠中没有显著变化(图7C和D，P＝0.6328，P＝0.5120)。这些结果表明，抑制性中间神经元上的MOR特异性地有助于皮炎相关的慢性瘙痒，但在急性化学性瘙痒中不具有积极作用。

▲ Figure 7

    腹腔注射纳洛酮，能显著减少DNFB模型中的自发性瘙痒，而甲硫脲纳洛酮不能，这提示中枢神经系统表达的MOR更关键地参与了慢性瘙痒（图8A，分别为P = 0.0044和P = 0.6383）。此外，鞘注纳洛酮显著降低DNFB诱导的瘙痒（图8B，P = 0.0007）。

    小鼠皮肤T细胞淋巴瘤（CTCL）模型。在CTCL模型中，小鼠产生淋巴瘤和慢性瘙痒。与在DNFB模型中发现的结果相似，只有纳洛酮的全身治疗，而非甲硫脲纳洛酮，才能显著抑制CTCL小鼠的自发性瘙痒（图8C，P <0.0001和P = 0.2987，分别）。腹腔内注射纳洛酮也能显著废除CTCL模型中的自发性瘙痒（图8D，P = 0.0001）。这些结果表明，相比于外周MOR，中枢MOR在皮炎和淋巴瘤诱导的慢性瘙痒中起着重要作用。

▲ Figure 8

    作者研究结果表明，鞘内阿片类药物作用于脊髓抑制性中间神经元的MOR，通过解除抑制来调节瘙痒。

    μ-阿片类药物可以抑制脊髓中Vgat+中间神经元的活动，解除其对瘙痒信号通路的抑制，从而导致瘙痒的产生。

    Oprm1-Vgat缺失后，DNFB诱导的过敏性接触性皮炎小鼠模型的慢性瘙痒减轻。

    纳洛酮在DNFB和CTCL模型中都抑制了瘙痒，而甲硫脲纳洛酮不能，表明中枢MORs对慢性瘙痒的作用。