커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 10(2023) 이 기사 인용
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통증에는 감각적 차원과 정서적 차원이 모두 포함됩니다. 우리는 대장 팽창(급성 통증에 대한 하위 임계값)에 의한 조건부 회피 및 전대상 피질(ACC)의 가소성 유전자 발현에서 노르에피네프린의 역할을 확인합니다. 청반(LC) 투영 ACC 뉴런을 활성화하면 통증 유발 혐오 강화 및 기억이 촉진되는 반면, LC 투영 ACC 뉴런을 억제하면 이를 가역적으로 차단할 수 있습니다. ACC 성상교세포의 광유전학적 활성화는 혐오 행동을 촉진합니다. ACC 성상교세포 Gi 조작은 ACC에 투영되는 LC 뉴런의 광활성화에 의해 유발된 혐오 행동 및 초기 가소성 유전자 발현을 억제했습니다. ACC 성상교세포에서 β2AR의 중요한 역할에 대한 증거는 성상교세포에서 β2AR을 녹다운하기 위해 β2AR miRNAi를 인코딩하는 AAV를 사용하여 제공되었습니다. 대조적으로, ACC 성상교세포 β2AR의 광활성화는 혐오 기억을 촉진합니다. 우리의 연구 결과는 ACC의 투영 특이적 아드레날린성 성상세포 신호가 내장 자극에 반응하여 시스템 전체의 신경 조절에 필수적이며 통증 관련 혐오 강화 및 기억 형성을 중재하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다.
통증은 통각 자극, 통각 수용기의 활성화 및 통각 경로가 의심할 여지없이 통증을 유발하는 의식적이고 주관적인 경험입니다. 반면, 통각수용체가 통증 인식 없이도 활성화될 수 있다는 증거가 풍부합니다1. 통증은 감각적 요소와 정서적 요소를 모두 포함합니다. 이전의 전기 생리학 연구에서는 ACC2,3,4에서 대장 팽창(CRD) 반응 뉴런을 확인했습니다. 우리는 골반 신경 절개와 결합된 급성 내장 절제술이 CRD2에 의해 유발된 ACC 신경 반응을 완전히 제거했음을 확인했습니다. 이는 CRD로부터의 말초 구심성 입력이 골반 및 내장 신경을 통해 ACC로 전달되어 CRD2에 대한 ACC 신경 반응을 유발함을 시사합니다. 닭고기 달걀 알부민에 감작된 만성 내장 과민성 쥐 모델을 사용하여 우리는 이전에 결장 아나필락시스가 전방 대상 피질(ACC) 감작을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 통증 인식, 이질통 및 통각과민은 내장 과민성 쥐2,3,4,6에서 특징적으로 유해한 팽창 압력으로 인한 내장 운동 반사5(가상 정서 반사)로 대장 팽창(CRD)을 수행합니다. 내측 시상-ACC 시냅스의 시냅스 가소성의 변화가 내장 과민성 쥐에서 보고되었습니다3.
고통의 정서적 차원은 불쾌감으로 구성됩니다. ACC는 통증에 대한 정서적 혐오 경험에 중요한 역할을 합니다7,8,9,10,11. 만성 통증 상태에서 혐오감을 강화하는 메커니즘은 유해자극을 이용하여 널리 연구되어 왔다. 만성 통증이 있는 동물 모델을 사용한 이전 연구에서는 통증 조건 수동 회피를 검색하는 동안 급성 통증 처리가 모집되는 것으로 나타났습니다.
혐오 행동 학습에 대한 인간의 뇌 영상 연구와 설치류 연구는 통증 인식이 침해 수용과 구별된다는 충분한 증거를 제공했습니다1. 시간과 이전의 정서적 학습을 통해 통각 활성화는 통증 자체로 나타납니다14. 통증은 감각 요소와 정서적 요소로 구성되어 있지만, 동물 통증 모델에는 통증의 정서적 요소를 평가하기 위한 행동 지수가 특히 부족합니다. 대장 팽창(CRD 크기 ≤35mmHg)과 조건부 회피(CPA)를 결합한 설치류 통증 관련 분석을 사용하여 우리는 내장 자극에 의해 유발되는 통증의 정서적 구성 요소를 직접적으로 반영하고 상당한 혐오 연관 학습을 개발하는 학습된 행동을 측정했습니다. 및 메모리15,16. 이 연구에서 우리는 통증 인식에 대한 하위 임계값인 35mmHg 이하의 CRD를 통각 자극으로 사용하고 CPA 패러다임과 결합하여 CRD가 뚜렷한 환경적 맥락과 짝을 이룰 때 쥐가 이 과정에서 훨씬 더 적은 시간을 소비한다는 것을 보여줍니다. 컨디셔닝 전 날과 비교하여 컨디셔닝 후 테스트 날의 환경이 뚜렷이 구별되어 내장 통각 자극을 받은 쥐가 연관 학습 및 기억을 지원할 수 있는 상당한 혐오감을 경험했음을 나타냅니다.
93% loss of DβH immunoreactivity compared with vehicle rats (Fig. 1a, b and Supplementary Data 1). On test days, depletion of noradrenergic neurons induced a significant decrease in the CPA score (Fig. 1c; Supplementary Table 1 and Supplementary Data 1)./p> 0.05./p> 28% and specificity > 95% (Fig. 2d, e and Supplementary Data 1). On test days, optogenetic inhibition of LC neurons, during training or before testing days, dramatically reduced the CPA score (Fig. 2a, f, g, Supplementary Table 2 and Supplementary Data 1). In contrast, optical inhibition of noradrenergic neurons in the absence of CRD has no effect on CPA score (Supplementary Fig. 3a, b and Supplementary Data 1)./p> 0.9999, two-way ANOVA with Bonferroni test). h Representative images of c-Fos expression in EYFP and eNpHR3.0 rats. Scale bar: 50 µm. i Quantification of c-Fos+ cells in the LC and ACC region after optogenetic inhibition (n = 3–5 rats/group, 3 sections from each animal; **p < 0.0083; t5 = 4.224 (LC); ***p < 0.0001, t6 = 9.946 (ACC), unpaired t-test). Results are presented as mean ± SEM. ns = non-significant, p > 0.05./p> 0.05. Propran = propranolol./p>26.5% and specificity >94% (Fig. 4c–e, Supplementary Fig. 1b, and Supplementary Data 1). On test days, optogenetic activation of noradrenergic neurons during training and before testing days significantly increased the CPA score (Fig. 4b, f, Supplementary Fig. 1f, Supplementary Table 4, and Supplementary Data 1). Further, we report that optical stimulation of noradrenergic neurons in the absence of CRD does not affect the CPA score (Supplementary Fig. 3a, c and Supplementary Data 1)./p> 0.05. Propran = propranolol./p>95%) and specificity (>97%; Supplementary Fig. 1c, d and Supplementary Data 1). We found that optogenetic activation of ACC astrocytes during conditioning significantly promoted the CPA score (Supplementary Fig. 1e, Supplementary Table 5, and Supplementary Data 1). Additionally, we report that optical stimulation of ACC astrocytes in the absence of CRD does not change the CPA score (Supplementary Fig. 3a, d and Supplementary Data 1)./p>87% S100β+ cells expressed opto-β2AR+ with a specificity of >97% (Fig. 5a–c and Supplementary Data 1). On test days, optogenetic activation of astrocytic β2ARs during training or before testing days significantly promoted the CPA score (Fig. 5d, e, Supplementary Table 5, and Supplementary Data 1). In addition, we showed opto-activation of β2ARs in ACC astrocytes had no effects on U69593-induced CPA (Fig. 5f, Supplementary Table 5, and Supplementary Data 1). Further, optical stimulation of ACC astrocytic β2ARs in the absence of CRD does not change the CPA score (Supplementary Fig. 3a, e and Supplementary Data 1). In separate group of rats, we also showed that photoactivation of astrocytic β2ARs did not change the VMR to graded pressure of CRD (Supplementary Fig. 2c, d and Supplementary Data 1)./p> 0.05. TD1 = Test day 1. HC = home cage./p>89 % GFAP+ cells in ACC area expressed rβ2AR-mCherry with >96% specificity (Fig. 6a, d, e and Supplementary Data 1). Moreover, co-staining with microglia activation marker Iba1 showed no overlap with β2AR mCherry+ cells (Supplementary Fig. 6a). When co-stained with the neuronal nuclear marker NeuN, it offered approximately 1.84% off-target expression in the ACC neurons (Supplementary Fig. 6b, c and Supplementary Data 1)./p> 0.05./p>88% ACC NeuN+ cells expressed β2AR-mCherry with >98% specificity (Supplementary Fig. 7a, d, e and Supplementary Data 1). The histochemical staining shown that injection of miRNAi into ACC region produced significant reduction in the expression of neuronal β2ARs (Supplementary Fig. 7b, c, f and Supplementary Data 1). The western blot data further confirmed that knockdown effect was more robust in miRNAi(rβ2AR) compared to the negative control rats (Supplementary Fig. 7g and Supplementary Data 1). Notably, on test days, knockdown of ACC neuronal β2ARs has no significant effect on the CPA score (Supplementary Fig. 7h, Supplementary Table 6, and Supplementary Data 1). Intriguingly, taken together, the data demonstrate that ACC astrocytic β2ARs, not the neuronal β2ARs, are required for aversive memory formation./p>87% of GFAP+ cells in the ACC region expressed hM4Di-mCherry with a specificity of >94% (Supplementary Fig. 9a–c and Supplementary Data 1). When co-stained with neuronal nuclear marker, <5.5% of hM4Di-mCherry+ cells overlapped with ACC neurons (Supplementary Figure 6d, e and Supplementary Data 1). On test days, activation of the Gi pathway in ACC astrocytes before training or before testing days substantially blocked the CPA memory (Supplementary Fig. 9d, e, Supplementary Table 7 and Supplementary Data 1). In a separate group of rats, we also showed that the CNO (1 mg/kg b.w) treatment before conditioning itself does not affect the CPA score and c-Fos expression in the ACC region (Supplementary Fig. 10a–d and Supplementary Data 1)./p> 0.05./p> 
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