研究發現成纖維細胞生長因子FGF13在癢覺中的作用及機制

2020-12-17 中國生物技術網

近日，《神經科學雜誌》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研究員張旭研究組，與中科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研究員鮑嵐研究組合作完成。

研究團隊前期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 factor，FGF）13，將小鼠背根節（Dorsal root ganglion，DRG）傷害性感覺神經元中的FGF13特異性敲除後，這些小鼠完全喪失了對傷害性熱刺激的反應（Yang et al., Neuron, 2017）。前人研究還證實，激活DRG中的傷害性感覺神經元可以產生癢覺。然而，FGF13是否在癢覺感知過程中發揮作用並不清楚。

研究團隊利用在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缺失後對組胺反應的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共四種，包括H1R、H2R、H3R和H4R。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是介導組胺刺激後FGF13參與的下遊信號通路的主要受體。進一步研究表明，FGF13對H1R並沒有物理上或功能上的直接作用。

研究團隊以往研究已證實，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NaV1.7在FGF13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特異性拮抗劑均可以顯著降低神經元對組胺反應，阻斷FGF13與NaV1.7的相互作用，不僅降低了神經元對組胺反應，而且可以產生類似於FGF13缺失小鼠抓撓次數下降的行為學表型。此外，研究還發現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。

研究工作由張旭和鮑嵐指導，張旭組博士董飛為論文第一作者，鮑嵐組博士史海翔、魏滿義與博士生薛華清、張旭組博士楊柳和鍾延清做出貢獻，並得到腦智卓越中心研究員孫衍剛和復旦大學腦科學研究院研究員韓清見的幫助。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中科院、上海市、中國醫學科學院的資助。

小鼠皮內注射組胺（Histamine）後，組胺與DRG神經元上表達的組胺受體H1R結合後，激活胞內下遊信號通路，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FGF13與NaV1.7相互作用形成複合物，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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