カルレチニン

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11561 (2023) この記事を引用

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無髄の非ペプチド作動性侵害受容器（NP 求心性神経）は、脊髄の第 II 層に樹立し、GABA 作動性軸索軸索シナプスを受け取り、シナプス前抑制を媒介します。 しかし、これまで、この軸索軸索シナプス入力の源は知られていませんでした。 今回我々は、それがラミナ II 島細胞に相当する抑制性カルレチニン発現介在ニューロン (iCR) の集団に由来するという証拠を提供します。 NP 求心性神経は、機能的に異なる 3 つのクラス (NP1 ～ 3) に割り当てることができます。 NP1 求心性神経は病理学的疼痛状態に関与していると考えられていますが、NP2 および NP3 求心性神経は掻痒受容体としても機能します。 我々の発見は、これら3つの求心性タイプすべてがiCRを神経支配し、iCRから軸索軸索シナプスを受け取り、NP入力のフィードバック阻害を提供することを示唆しています。 iCR は軸索樹状シナプスも形成し、その標的にはそれ自体 NP 求心性神経支配を受ける細胞が含まれるため、フィードフォワード阻害が可能になります。 したがって、iCR は、非ペプチド性侵害受容器および掻痒受容器から他の後角ニューロンへの入力を制御するために理想的に配置されており、慢性疼痛およびかゆみの治療における潜在的な治療標的となる。

脊髄後角は一次求心性神経支配を受けており、さまざまな集団が層特有のパターンで終結しています1。 無髄（C）求心性神経は、そのほとんどが侵害受容器として機能し、表層後角（SDH、薄板 I ～ II）に樹立しています。 初期の研究では、一般にペプチド作動性および非ペプチド作動性と呼ばれる侵害受容性 C 線維の 2 つの主要なクラスが特定されました。 これらは、成長因子への依存性、後角内の終結ゾーン、および超微細構造の外観が異なりました2、3、4。 非ペプチド性侵害受容器は主に第 II 層に分布し、Ribeiro-da-Silva と Coimbra が I 型シナプス糸球体と定義した中心軸索を形成すると考えられています。 糸球体中心軸索は、GABA作動性介在ニューロンから軸索軸索シナプスおよび樹状軸索シナプスを受け取り4,6、これらは求心性神経のシナプス前抑制の根底にあると考えられています7。 対照的に、カルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）の発現によって同定できるペプチド作動性侵害受容器は、主に薄層IおよびIIoで終結し、通常、軸索軸索または樹状軸索シナプスを欠く単純なシナプス配列を形成します3,8。 最近のトランスクリプトーム研究 9、10、11、12 では、非ペプチド性 (NP) 侵害受容体が 3 つの主要なクラス (NP1 ～ 3)9 にさらに分類されています。これらのクラスは、mas 関連 G タンパク質共役受容体である MrgD (NP1) または MrgA3 の発現によって定義されます。 /MrgB4 (NP2)、またはソマトスタチン (SST; NP3)。 これらの求心性神経の一部が神経ペプチドを発現していることは現在では明らかですが 9,10 、便宜上 NP1-3 命名法を使用します。

SDH には、高密度に詰め込まれた多数の介在ニューロンが含まれています 1,13。 これらの大部分 (約 75%) は興奮性グルタミン酸作動性細胞ですが、残りの 25% は抑制性細胞であり、主要な高速伝達物質として GABA および/またはグリシンを使用します 14,15。 これらの主要なタイプの介在ニューロンはそれぞれ、形態学的、電気生理学的、神経化学的/転写学的基準に基づいて、異なる集団に細分化できます16、17、18、19、20、21。 我々は、パルブアルブミン（PV）、ダイノルフィンおよびガラニン、神経の一酸化窒素合成酵素（nNOS）、神経ペプチドY（NPY）の発現に基づいて、層I〜IIの抑制性介在ニューロンが、主に重複しない5つの神経化学クラスに割り当てられることを報告しました。またはカルレチニン (CR)22。 この発見は、単一細胞/核 RNA 配列決定を使用してニューロン集団を定義した研究の結果と一致しています 18,19。

我々は、PV 発現細胞が有髄低閾値機械受容体 (A-LTMR) 上に軸索軸索シナプスを形成することを示しました 23。これらは、シナプス前およびシナプス後抑制機構の両方を介して侵害受容回路への触覚入力を制御し、機械的異痛症を予防すると考えられています 24。 25、26。 ダイノルフィン/ガラニン集団は、機械的痛みや掻痒物質誘発性かゆみの抑制に関与していると考えられています 27、28、29、30。一方、nNOS 細胞の活性化は侵害防御反射の減少につながります 27。 NPYを発現する抑制性介在ニューロンの役割に関しては議論がある。 初期の研究では、これらの細胞が機械的かゆみの制御に関与していると報告されていましたが、神経障害性疼痛モデルと炎症性疼痛モデルの両方における掻痒物質誘発性かゆみ、急性侵害防御反射および過敏症の抑制など、これらの細胞がより広範な役割を果たしていることが判明しました34。 。 抑制性カルレチニン細胞 (iCR) については、比較的ほとんどわかっていません。その理由の 1 つは、抑制性カルレチニン細胞 (iCR) は、カルレチニンを発現する興奮性介在ニューロンよりも数がはるかに多いため、標的とすることが困難であることが判明しているためです 18,35,36,37。 2 つのトランスクリプトーム研究により、後角における iCR の集団が同定されており、Häring ら 18 および Sathyamurthy ら 19 は、これらの細胞をそれぞれ Gaba8 および Gaba9、DI-1 および DI-5 クラスに割り当てました。 我々は、第 II 層の iCR が、背腹側の広がりが制限された状態で頭尾方向に伸長した樹状突起を有しており、島細胞として知られる形態学的クラスに対応する 35,37 ことを示した。 ラミナ II 島細胞は、このラミナ内に広範囲に樹立する軸索を有しており 16、17、38、39、40 、非ペプチド性侵害受容器上で軸索軸索シナプスを生じさせる可能性を高めています。 ここで我々は、iCRをさらに特徴づけ、これらの侵害受容器への軸索軸索シナプス入力の供給源であるという仮説を検証するために、一連のマウス遺伝子株を使用した。