透皮光的神经调节光遗传学在小鼠泌尿系的应

透皮光的神经调节：光遗传学在小鼠泌尿系的应用

一

导读

膀胱疼痛、尿频、尿急症是膀胱疼痛综合征或间质性膀胱炎(BPS/IC)的临床特征。膀胱疼痛被认为是不会危及生命的疾病,但却会严重影响患者的生活质量。在美国有1/7的女性受到该症状的困扰，每年产生与该病相关的医疗费用预计高达亿美元。

这种综合征可能是由短期或长期的炎症或周围神经损伤导致的痛觉长期改变引起的。使用阿片类药物是常用的治疗方法。但是阿片药物疗法因为感觉神经元分布广泛，直接给药困难，此种治疗方法的疗效并不令人满意，还可能引起不良反应如便秘、恶心和依赖性。电神经调节作为药物治疗的替代疗法，已成为一些患者的选择，但具体作用机制仍未阐明。

光遗传学技术是一种结合遗传学和光学来控制体内神经元的功能的研究手段，它可能有助于阐明外周神经调节泌尿系统疼痛的机制。光遗传学方法是在所需的神经或非神经细胞种群中表达微生物opsin蛋白（opsins）。这些opsins是光激活离子通道，对透皮光刺激敏感，并能精确调控靶神经及其分支。光遗传学在啮齿动物中已经运用于脑神经回路、脊髓和外周神经系统中神经元的研究。

该研究团队结合前期研究基础，提出刺激小鼠的胫神经和腓总神经可以调节膀胱疼痛的假设。采用病毒介导的光遗传学改造小鼠模型，研究透皮光对于膀胱疼痛的作用效果，探索下尿路症状的外周神经调节。

二

方法

文章为美国纽约Icahn医学院进行的一项基础研究，当地动物伦理委员会批准了该研究。研究分为两部分，第一部分为动物造模与验证。使用8-12周龄雌性C57/BL/6小鼠进行手术处理，形成病毒介导的坐骨神经光遗传学改造模型（坐骨神经三个主要分支：腓总神经，胫神经和腓肠神经）。采用AAV6-hSyn-ChR2-eYFP病毒为病毒载体，表达蓝光敏感通道（ChR2）基因。术后4周通过对小鼠足底照射蓝光进行造模评估，将避光和舔足行为定义为足底疼痛。第二部分为膀胱疼痛行为研究。使用对照组小鼠和光遗传学改造小鼠分别进行改良膀胱疼痛模型处理，小鼠被放置在LED蓝光阵列观察，将舔腹股沟行为定义为膀胱疼痛行为。

三

结果

手术处理7只小鼠中6只手术成功，剩余1只出现坐骨神经撕裂。6只手术成功小鼠，术后行为评估中都对nm波长蓝光表现出舔足或避光的疼痛反应。膀胱疼痛行为研究中光遗传学改造小鼠在nm波长蓝光照射下，表现出膀胱疼痛行为减少了48%，而对照组小鼠减少18%。当蓝光照射时，光遗传学改造小鼠的足部疼痛反应行为增加。

图一两组小鼠的在nm波长蓝光下膀胱疼痛反应

四

结语

该研究是光遗传学技术首次在下尿路外周感觉中的使用。研究结果初步表明，由病毒介导的光遗传学改造技术在膀胱疼痛小鼠是可能的。尽管该研究没有得出具有显著差异的结果，但这种技术确有可能改变小鼠膀胱疼痛行为。

当然，本研究也存在一些缺陷。由于光遗传学改造小鼠同时经历膀胱疼痛和足痛，因此在光刺激下小鼠对两种疼痛的反应敏感性也需要进一步探索。光遗传学技术本身也需要进一步改进，在移动的动物做全段坐骨神经透皮光照射可行性不高。未来的研究可以测量后足光遗传学刺激过程中膀胱肌肉的电反应或膀胱神经支配，帮助理解膀胱疼痛的病理生理学以及确定其可能的治疗用途。

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