炎炎夏日，蚊虫叮咬导致瘙痒难耐总是令人心烦意乱。瘙痒是生活中常见的引起人搔抓欲望的一种令人不愉快的感受。与之相似的同位伤害性感觉疼痛。瘙痒与疼痛尽管是截然不同的两种感受，但一直以来痛痒都密切联系在一起，其中不乏两者联立的成语，如“痛痒相关”、“无关痛痒”、“不痛不痒”等。

而在神经生理领域，痛觉和痒觉之间的神经调控关系一直没有定论,甚至在痛觉和痒觉是否属于同一种感觉上都没有达成广泛共识。相续提出诸如特异性理论（specificity theory）、强度理论（intensity theory）、选择性理论（selectivity theory）、模式理论（pattern theory）等。

2022年7月29日陆军军医大学基础医学院李红丽、隋建峰、吴广延团队在《Science Advances》（IF=14.957）在线发表题为“Itch-specific neurons in the ventrolateral orbital cortex selectively modulate the itch processing”的研究，揭示了眶额叶皮层（VLO）内存在选择性调控瘙痒的特异性神经元。

结果

VLO神经元参与瘙痒和痛觉调制

腹外侧眶皮层 (ventrolateral orbital cortex, VLO) 是眶皮层(orbital cortex)的主要组成，参与痛觉感受和痛觉调制。神经影像学研究显示，眶皮层在瘙痒处理过程中被激活。然而，VLO在瘙痒调制中的作用仍不清楚。基于此，研究者首先借助化学遗传学和光遗传学技术发现，抑制VLO神经元显著降低了动物搔抓行为及痛觉相关行为，提示了VLO神经元在瘙痒和疼痛调制的重要作用。

通过Tet-Off技术选择性标记瘙痒神经元

VLO不同的神经元群体在参与瘙痒和痛觉调制中是否发挥不同的作用呢？为解答这一问题，研究者引入c-Fos的标记体系和Tet-Off系统，以探究VLO中是否存在特异性参与瘙痒调制的神经元。作者将rAAV2/9-c-Fos-tTA 和rAAV2/9-TRE-tight-mCherry混合注射VLO，在此系统中，mCherry的表达需要tTA和TRE启动子结合，给予动物强力霉素（Dox）后，tTA和Dox结合的复合体不能和TRE结合，mCherry不表达，因此，只有在停止给予Dox后，被激活的VLO神经元表达mCherry。

基于此系统，研究人员通过设置系列对比实验，验证了Tet-Off技术标记瘙痒-搔抓时活跃神经元的有效性。

VLO中不同神经元分别调控瘙痒与疼痛行为

在标记疼痛或瘙痒特异性神经元的基础上，研究人员在VLO混合注射rAAV2/9-c-Fos-tTA和rAAV2/9-TRE-tight-jGCaMP7s病毒载体并埋入光纤，同时给予Dox处理，接下来，连续3天停止给予Dox药物后，注射5-HT致痒剂后继续给予含Dox的饲料饲养。通过在体光纤记录观察发现，当动物被注射致痒剂（5-HT、Compound 48/80、氯喹）时，只有瘙痒特异性神经元的钙信号强度提升，并且该群神经元钙信号在动物被注射致痛剂（AITC）时没有变化。相似的特异性活跃，也在VLO疼痛特异性神经元上被观察到。

进一步，研究者通过光遗传学技术和化学遗传学技术调控这两类神经元分析对动物瘙痒/疼痛行为的影响。化学遗传学抑制瘙痒神经元时，可显著降低动物搔抓行为，但不影响疼痛行为。

同时，光遗传直接激活瘙痒神经元时，仅增强动物的瘙痒行为而不改变疼痛行为。这一结果也在调控疼痛神经元上被发现。这些行为实验结果，揭示了瘙痒与疼痛在VLO脑区可能是被两群不同的神经元分别调控。

VLO脑区痛/痒特异性神经元不共标

最后，研究人员通过Tet-Off技术结合c-Fos免疫荧光染色，在相同动物上实现区别标记瘙痒神经元与疼痛神经元，证实VLO脑区瘙痒神经元与疼痛神经元在空间位置上不共标，动物的瘙痒与疼痛由VLO脑区两群不同的神经元分别调控。

总结

该研究通过c-Fos标记技术、Tet-Off技术与钙成像、光遗传学、化学遗传学结合，在大脑层面研究了眶额叶皮层中两群不同的神经元区别调控瘙痒与疼痛行为。尽管不论是外周层面还是大脑层面瘙痒与疼痛之间的神经调控机制远未完全清楚，但通过Tet-Off标记方法仍然为今后比较研究两群功能相近的神经元提供了可行之路。

陆军军医大学江山、王屹松为该论文的共同第一作者；陆军军医大学李红丽教授、隋建峰教授、吴广延博士为该论文的共同通讯作者。

借助即刻早基因c-Fos标记技术和Tet系统，可以实现标记活动相关细胞集群，并对这群细胞进行特定时间的基因调控或生理操作。这套巧妙的设计为活动相关细胞集群的研究提供了思路，也被多个领域科学家广泛应用。和元生物有幸为研究者提供实验中使用的大量AAV病毒载体，助力神经科学研究！