【Nature Medicine】“低头族”的福音，
，科学家解开”眼痒“之谜

生活在信息时代
，，，我们的身边充斥着手机、、、ipads、、、
、笔记本电脑、
、游戏机等多种电子产品，，，五花八门
，，
，种类繁多
。。。。我们可以用它们上网、
、
、、聊天、、、查天气、、、照相等等，，其便利之处，，可见一斑。。。
。

然而，，
，现代人走路、、、吃饭、、、、上班
、、坐车时都在看手机，，，，不知不觉成为了“低头族”
，，
，，这种行为除了会带来社交方面的负面影响和颈椎不适以外，，，，我们最常感受的就是双眼干涩、、痛痒难忍
。。。。

眼睛疼痛或发痒常常难以治愈，，
，，摩擦、
、、、抓揉发痒的眼睛会导致眼睛感染、
、
、、红肿、、、、圆锥角膜
，，甚至是白内障。。。在我们的体验中，，，，眼睛发痒发生在结膜，，而不出现于角膜；眼睛疼痛常见于角膜
，，，而少见于结膜。。面对这种情况，，，，我们常使用眼药水缓解眼部不适，
，，但是对于结膜和角膜痛或痒如何发生，，，其神经机制如何，，我们知之甚少
。。。。

结膜(conjunctiva)与角膜(cornea)

过去的研究发现，，，瞬时受体电位通道A1（TRPA1）在眼睛发痒的非组胺痒觉通路中起重要作用[1]
，，，，但是痛
、、、痒觉感受神经元中均表达TRPA1
，，我们并不知道这些神经元中哪一亚群特异性介导痛觉或痒觉，，也不了解这些神经元如何区别支配结膜与角膜。。
。

TRPA1通道

2018年7月9日，，
，，Nature Medicine杂志在线刊登了华盛顿大学医学院Qin Liu研究组的最新重要工作[2]，，，他们发现三叉神经节对结膜和角膜的支配方式不同，，其中表达MrgprA3的感觉神经元介导结膜痒觉信息传输
。。。本文首次发现眼结膜的痒觉传递通路，，，，并提供了相应疾病的治疗方法。。。。

Qin Liu 研究员

结果

1.三叉神经节对结膜和角膜的支配方式不同

过去的研究表明，
，，结膜和角膜均接受三叉神经节（Trigeminal ganglia, TG）感觉神经元的支配
。
。。通过基因报告鼠与单细胞RT-PCR方法
，
，作者发现表达VGLUT3或TRPM8的神经元（与痛觉
、、、冷觉相关）主要支配角膜，，，而表达MrgprD或MrgprA3（痒觉相关）的神经元只支配结膜。。。。还有另一种痒觉相关的神经元——生长激素抑制素（SST）神经元只支配皮肤，，
，而不支配结膜和角膜（图1）。。
。

图1 三叉神经节感觉神经元对结膜和角膜的支配方式不同

2.MrgprA3 感觉神经元介导结膜急性痒与过敏痒

为研究特异性支配结膜的感觉神经元是否只介导痒觉，
，作者使用不同致痛、
、致痒剂作用于结膜或角膜，，，发现激活SST神经元的免疫因子IL-31和LTD4不能在结膜或角膜上诱发抓挠行为，，而在皮肤上可以；MrgprD受体激动剂β-丙氨酸可诱发少量抓挠行为；而MrgprA3受体激动剂氯喹（Chloroquine, CQ）可诱发大量抓挠行为（图2a-c）。。。。进一步，，
，，作者敲除MrgprA3受体，，发现不仅CQ不会诱发小鼠在结膜处的抓挠行为
，
，其它致痒剂组胺和5-羟色胺也不会（图2c）。。这些结果表明，，MrgprA3阳性的感觉神经元在结膜痒中起重要作用。。

接下来，，，，为证明MrgprA3 神经元参与结膜痒
，，作者将MrgprA3^tdTomato鼠与Pirt^GCaMP3鼠杂交，，，其子代MrgprA3 神经元表达红色荧光蛋白
，，感觉神经元表达GCaMP3
，，因而可记录MrgprA3 神经元的钙信号。。。。他们发现MrgprA3 神经元会被四种致痒剂NPFF、
、CQ、
、、
、组胺、、、
、5-羟色胺激活（图2d-j），
，，，表明结膜MrgprA3 感觉神经元介导组胺与非组胺急性痒觉，，，与皮肤痒觉传递的神经机制不同[3]。。。。

图2 结膜MrgprA3 感觉神经元介导急性痒

有趣的是，，NPFF、、组胺与5-羟色胺均可由免疫系统肥大细胞分泌
，
，，，因此作者就结膜的过敏性发痒展开研究
。。。。当结膜产生过敏反应时，，，，肥大细胞会产生脱颗粒作用，，
，，诱发大量抓挠行为（图3a-c）。
。特别地，，结膜中多数肥大细胞毗邻MrgprA3 神经纤维
，，，，尤其是脱颗粒肥大细胞（图3d-f）
，
，敲除MrgprA3 神经元显著减少结膜过敏诱发的抓挠行为（图3g），
，，表明MrgprA3 神经元参与过敏痒觉的传递
。。

图3 结膜MrgprA3 感觉神经元介导过敏痒

3.眼部痒觉的中枢神经信号通路

过去的研究发现
，，调控结膜与角膜的中枢神经环路不尽相同[4]
，
，因此在找到介导结膜痒的外周神经环路后，，作者就其中枢神经环路展开研究。。大量研究指出，，，神经介素B（Neuromedin B, NMB）在感觉神经元中高度表达
，，
，并介导痒觉传输[5]。。作者在结膜或角膜中注射逆行示踪剂WGA，，通过lacZ报告基因，
，，作者发现NMB主要表达在支配结膜的感觉神经元中（图4a-g）。。。而且，，，支配结膜的感觉神经元的中枢投射区域有大量NMB受体NMBR表达，
，，，而支配角膜的感觉神经元的中枢投射区域则无NMBR表达（图4h,j）。
。。

此外，
，
，敲除NMB或NMBR会大幅降低小鼠抓挠行为（图4i），，，，而不影响痛觉（文章补充材料）
，，，表明中枢NMB-NMBR信号通路支配结膜而非角膜，，介导痒觉而非痛觉
。。。

图4 中枢NMB-NMBR信号通路介导结膜痒觉

4.眼部发痒的新型医疗策略

在了解介导眼部发痒的神经环路之后
，，作者尝试用药理学方法沉默MrgprA3 感觉神经元
，，以缓解眼部发痒症状。。。。他们混合使用CQ与钠通道阻断剂QX-314，
，QX-314本身不能穿过细胞膜，，但CQ作用于MrgprA3诱发TRPA1通道打开[1]，，，QX-314可经由TRPA1通道进入感觉神经元，，
，，阻止其发放，，从而达到沉默作用（图5a-d）。。。

急性痒方面，，，
，作者在小鼠结膜处滴加低浓度CQ (4 mM)与QX-314的混合溶液，，，发现此方法可大幅减少CQ(12 mM)诱发的抓挠行为，，此效应可持续24小时之久，，，，其效果明显优于抗组胺药物苯吡胺（其药效持续时间不到1小时（图5e-h））。
。。

过敏痒方面，，作者使用卵清蛋白诱发过敏反应，，发现肥大细胞大量累积并脱颗粒化
，，，
，滴加CQ QX-314可减少肥大细胞的累积但不影响其脱粒化，，，而苯吡胺无任何作用（图5i-k）
。。。此外，，，
，作者发现MrgprA3 神经元中大量表达神经肽CGRP
，，
，，CGRP也可诱导肥大细胞的累积（图5l-n），，提示CQ和QX-314联合用药的高效性。
。。

图5 药理学沉默MrgprA3 神经元缓解结膜急性痒与过敏痒

5.介导眼部痒觉的神经环路具有保守性

在人类基因中
，，hMrgprX1可被CQ激活，，对应于小鼠MrgprA3[3]。。通过人类样本，
，，作者发现hMrgprX1 神经元特异性支配结膜
，，，，而不支配角膜（图6c-d）。。
。

接下来，，，作者使用MRGPX1;Mrgpr-/-鼠，，，这种鼠不表达所有鼠源Mrgpr，
，
，，但在原位置表达人源hMrgprX1（图6a-b）。。
。。通过电生理方法
，，他们发现CQ可诱发hMrgprX1 神经元发放，
，，，而TRPA1拮抗剂HC030031可阻断此过程（图6e-f），，，，表明人源hMrgprX1也偶联TRPA1通道。。。

行为学方面，，，作者使用前文治疗策略——CQ QX-314
，，发现可以显著减少MRGPX1;Mrgpr^-/-鼠抓挠行为，，药效可维持24小时（图6g）。。

过敏痒方面
，，，，作者发现免疫因子NPFF可激活hMrgprX1 神经元，，并会诱发MRGPX1;Mrgpr^-/-鼠产生大量抓挠行为（图6h-i），，表明人源hMrgprX1介导急性痒与过敏痒。。。

图6 介导眼部痒觉的神经环路具有保守性

总结

信息时代中
，，，经常看手机、、电脑的我们，，，眼睛经常会疼痛
、、
、、发痒，，，，疼痛发生在角膜，，，而发痒出现在结膜，
，
，，其特异性的神经机制，，，
，我们尚未可知。
。。。本文结合解剖学、、、、药理学和行为学等方法，，发现三叉神经节支配结膜、
、、、角膜的方式不同，，，特异性支配结膜的感觉神经元表达MrgprA3，，，，负责痒觉信息传递
。。
。此外，，基于MrgprA3与TRPA1的偶联性质，
，，本文采用低浓度CQ混合QX-314的方式，，可缓解眼痒症状长达24小时。
。。。最后，，，本文证明此特异性支配环路具有保守性。。
。。

这项研究极大提高了我们在眼部痒觉领域的认知
，，，，为结膜发痒提供了可供参考的治疗方案
，，着实是信息时代的福音。
。。不过
，，长时间看手机、、、电脑危害颇多，，
，尽量不要做“低头族”哦
！
！

翼扬互动生物 一直关注神经、
、、
、代谢、、、、肿瘤领域的重大研究进展
，，，，为各种生理、、病理研究提供最新工具和研究方案，
，，，助力临床转化和基因治疗！！

参考文献

1.Huang, C.C., et al., A histamine-independent itch pathway is required for allergic ocular itch. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2016. 137(4): p. 1267- .
2.Huang, C.C., et al., Anatomical and functional dichotomy of ocular itch and pain. Nat Med, 2018.
3.Liu, Q., et al., Sensory Neuron-Specific GPCR Mrgprs Are Itch Receptors Mediating Chloroquine-Induced Pruritus. Cell, 2009. 139(7): p. 1353-1365.
4.Panneton, W.M., H. Hsu, and Q. Gan, Distinct central representations for sensory fibers innervating either the conjunctiva or cornea of the rat. Exp Eye Res, 2010. 90(3): p. 388-96.
5.Zhao, Z.Q., et al., Cross-inhibition of NMBR and GRPR signaling maintains normal histaminergic itch transmission. J Neurosci, 2014. 34(37): p. 12402-14.