通过C-伤害感受器轴突分支的皮肤超敏反应作为内脏炎症的指标

Cutaneous Hypersensitivity as an Indicator of Visceral Inflammation via C-Nociceptor Axon Bifurcation

作者信息Yehong Fang, Shu Han, Xiaoxue Li, Yikuan Xie, Bing Zhu, Xinyan Gao, Chao Ma
PMID32902804
发布时间2021-01
DOI10.1007/s12264-020-00577-5

实验完整度

高

包含三种内脏炎症模型的建立、荧光双标记、伊文思蓝外渗、机械痛阈测定及在体电生理记录等多个独立证据层级,且包含功能验证。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠结肠炎模型(TNBS诱导) Sprague-Dawley大鼠膀胱炎模型(H2O2诱导) Sprague-Dawley大鼠急性胃炎模型(乙醇/HCl诱导) 大鼠DRG双标记C-伤害感受性神经元

重点核对

TNBS剂量:100 mg/kg,溶于50%乙醇,直肠内给药 H2O2浓度:1.5%,300 μL,经尿道膀胱内给药 乙醇浓度:60%,加150 mmol/L HCl,1 mL,胃内给药 DiI注射量:20 μL(200 μg/mL),CTB-488注射量:15 μL 电生理记录:L6/S1 DRG,C-神经元CV<2 m/s,刺激强度5-50 mN及20-60 mmHg

摘要

体表的疼痛可伴随深层组织或内脏器官的疾病。然而,其解剖和生理机制尚不清楚。在此,我们提供了初级C-伤害感受性神经元轴突分支直接支配皮肤和内脏器官的证据。在3种化学诱导的内脏炎症(结肠炎、膀胱炎和急性胃炎)大鼠模型中,观察到双标记的背根神经节(DRG)神经元和伊文思蓝外渗。在结肠炎模型中,从S1或L6 DRG的双标记C-伤害感受性神经元记录到机械性超敏反应和自发活动。这些神经元对体细胞刺激和结直肠扩张的反应显著增强。我们的研究结果表明,C-伤害感受器轴突的分支有助于内脏炎症中的皮肤超敏反应。体表特定位置的皮肤超敏反应可能作为相应内脏器官病理状态的指标。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
皮肤超敏反应是否可以作为内脏炎症的指标,其背后的解剖和生理机制是什么?
核心机制
C-伤害感受性神经元轴突分支同时支配皮肤和内脏器官,内脏炎症导致这些神经元放电增加,通过神经源性炎症引起皮肤超敏反应。
主要证据
在三种内脏炎症模型中观察到DRG双标记神经元和伊文思蓝外渗;在结肠炎模型中,双标记C-伤害感受性神经元对躯体刺激和结直肠扩张的反应显著增强,并出现自发活动。
研究意义
皮肤超敏反应在体表特定位置的出现可作为相应内脏器官病理状态的指标,有助于内脏疼痛的检测和定位。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立内脏炎症模型

建立结肠炎、膀胱炎和胃炎大鼠模型以模拟内脏炎症。

分别通过直肠内给予TNBS、膀胱内给予H2O2、胃内给予乙醇/HCl建立模型,并通过H&E染色确认炎症。

2

荧光双标记DRG神经元

标记同时支配内脏器官和皮肤的DRG神经元。

向内脏器官注射DiI,向皮肤注射CTB-488,观察DRG中的双标记神经元。

3

评估皮肤神经源性炎症

检测内脏炎症后皮肤是否出现神经源性炎症。

通过伊文思蓝外渗实验观察皮肤蓝染部位。

4

评估皮肤机械性痛阈

评估内脏炎症是否导致皮肤机械性超敏。

使用电子von Frey纤维测量皮肤机械痛阈。

5

在体电生理记录

记录双标记C-伤害感受性神经元对皮肤和内脏刺激的反应。

在体记录L6/S1 DRG中双标记神经元的自发活动和对机械、温度及结直肠扩张刺激的反应。

6

统计分析和结果解释

分析数据并解释皮肤超敏与内脏炎症的关系。

使用Student's t-test或单因素方差分析比较组间差异,结合实验结果阐述机制。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
过氧化氢Beijing Chemical Works--
DiISigma Aldrich--
霍乱毒素B亚单位Alexa Fluor 488Molecular ProbesC-34775
含DAPI的Vectashield封片剂Vector Laboratories--
伊文思蓝Sigma Aldrich--
电子von Frey 2390-5测痛仪IITC Life Science2390-5
Multiclamp 700B放大器Molecular Devices--
Digidata 1440AMolecular Devices--
FV1000共聚焦显微镜Olympus--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
TNBS剂量(100 mg/kg)和溶剂(50%乙醇)、H2O2浓度(1.5%)和体积(300 μL)、乙醇浓度(60%)和HCl浓度(150 mmol/L),给药途径、麻醉剂量(戊巴比妥钠50 mg/kg)
阅读提示:Methods: Animal Models
荧光双标记
DiI注射体积(20 μL)和浓度(200 μg/mL)、CTB-488注射体积(15 μL)、注射部位、观察DRG节段
阅读提示:Methods: Fluorescent Labeling
神经源性炎症检测
Evans blue浓度(1%)和体积(2 mL)、注射途径(尾静脉)、观察时间(30 min后)、观察皮肤部位
阅读提示:Methods: Evans Blue Extravasation
行为学评估
测试部位、电子von Frey型号、测量次数(3次取平均)、基线定义(-2、-1天)、测试时间点
阅读提示:Methods: Assessment of Mechanical Pain Threshold in the Skin of Rats
电生理记录
记录神经元类型(双标记C-神经元,CV<2 m/s)、刺激强度(von Frey 5-50 mN,球囊扩张20-60 mmHg)、刺激时间(von Frey 3 s,球囊扩张10 s)、自发活动定义(3 min无刺激)
阅读提示:Methods: In Vivo Electrophysiological Recording; Results: Fig. 4 and Fig. 5