廣東省智能科學與技術研究院李昌林課題組致力于發掘軀體感覺神經系統發育與疾病的機理，利用Smart-seq及10x Genomics等高通量單細胞測序方法對背根神經節（Dorsal root ganglion，DRG）中的初級感覺神經元進行系統分類及功能研究。近期，課題組在DRG神經元分類的工作基礎上，對一類具有最小直徑并表達Zinc-finger CCHC domain containing 12（Zcchc12）的初級感覺神經元的研究取得重要進展，于3月30日在期刊The Journal of Neuroscience上發表了題為“Zcchc12-Containing Nociceptors Are Required for Noxious Heat Sensation”的學術文章。文章利用原位雜交、免疫組化及在體鈣成像記錄等實驗方法首次詳細描述了Zcchc12神經元的基因表達、末梢形態、中樞投射，并證明了Zcchc12神經元是一類傷害性機械-熱感受器，在傷害性熱刺激的傳遞中發揮重要作用。該研究對理解軀體感覺的產生和傳遞具有重要意義。
Zcchc12神經元是初級感覺神經元中最小的一群。為研究這類神經元的末梢形態和中樞投射分布特征，研究者構建了Zcchc12-CreERT2轉基因小鼠，利用AAV2/9-CAG-DIO-mCherry病毒特異性標記表達Zcchc12的神經元及其神經末梢。研究證明了Zcchc12神經元是表達甘丙肽的DRG神經元的一個亞群。這個亞群幾乎所有神經元都表達P物質，約一半表達CGRP，是一類肽能小直徑DRG神經元。和其他肽能神經元一樣，它的中樞端投射到脊髓背角淺層。利用整體皮膚透明化染色，研究者發現Zcchc12神經元的外周神經末梢廣泛地分布于無毛區皮膚和有毛區皮膚中。在無毛區皮膚中，研究者除了觀察到了傷害性感受器特有的游離神經末梢，還在足墊及周圍區發現從未被報道過的新型密集團狀結構。在有毛區皮膚中，Zcchc12神經元的末梢則圍繞毛囊特化成一種不表達Nefh和CGRP的非典型環狀末端結構。
為研究Zcchc12神經元的功能，研究者在Zcchc12-CreERT2小鼠中，利用在體雙光子成像技術觀察到標記了AAV2/9-CAG-FLEX-GCaMP6s病毒的Zcchc12神經元對傷害性熱、冷和機械刺激有明顯反應，而對氣流和棉棒擦拭這類非傷害性刺激無反應。接下來，研究者構建了Zcchc12-CreERT2:AviliDTR轉基因小鼠，并通過腹腔注射白喉毒素特異性殺死Zcchc12神經元。結果發現小鼠對傷害性熱痛的縮足反應時間明顯變長，而對機械性傷害和冷痛反應無顯著差異。最后研究者還證明了Zcchc12神經元不參與神經病理性痛的起始和維持。該研究從不同角度和層面對Zcchc12神經元進行了詳細的形態和功能描述，并為在新分類框架下研究不同神經元類群及亞群提供了研究策略，對研究軀體感覺的分子機制具有重要意義。
來自中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心的博士研究生吳丹和廣東省智能科學與技術研究院的陳琰博士為論文共同第一作者，廣東省智能科學與技術研究院的李昌林研究員和張旭院士為論文的共同通信作者。該項工作由智能院與中科院上海高等研究院的團隊共同合作完成，并獲得了國家自然科學基金委、中國科學院、廣東省科技廳、上海市科委、中國醫學科學院、深圳市三名工程、廣東省智能院實驗室建設等多個項目的支持。
圖1. Zcchc12神經元末梢在皮膚中的分布表達
圖2. Zcchc12神經元對傷害性熱痛感知是必要的
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