Calretinina

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11561 (2023) Citare questo articolo

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I nocicettori non peptidergici non mielinizzati (afferenze NP) arborizzano nella lamina II del midollo spinale e ricevono sinapsi assoassoniche GABAergiche, che mediano l'inibizione presinaptica. Tuttavia, fino ad ora la fonte di questo input sinaptico assoassonico non era nota. Qui forniamo la prova che ha origine da una popolazione di interneuroni inibitori che esprimono calretinina (iCR), che corrispondono alle cellule delle isole della lamina II. Le afferenze NP possono essere assegnate a 3 classi funzionalmente distinte (NP1–3). Le afferenze NP1 sono state implicate negli stati dolorosi patologici, mentre le afferenze NP2 e NP3 funzionano anche come pruritocettori. I nostri risultati suggeriscono che tutti e 3 questi tipi afferenti innervano gli iCR e ricevono sinapsi assoassoniche da essi, fornendo un'inibizione del feedback dell'input NP. Gli iCR formano anche sinapsi assodendritiche e i loro bersagli includono cellule che sono esse stesse innervate dalle afferenze NP, consentendo così l'inibizione anticipata. Gli iCR sono quindi nella posizione ideale per controllare l'input dai nocicettori non peptidergici e dai pruritocettori ad altri neuroni del corno dorsale, e rappresentano quindi un potenziale bersaglio terapeutico per il trattamento del dolore cronico e del prurito.

Il corno dorsale spinale è innervato da afferenze primarie, con diverse popolazioni che terminano con uno schema specifico della lamina1. Le afferenze non mielinizzate (C), la maggior parte delle quali funzionano come nocicettori, arborizzano nel corno dorsale superficiale (SDH, lamine I-II). I primi studi hanno identificato due classi principali di fibre C nocicettive, comunemente denominate peptidergiche e non peptidergiche. Questi differivano nella dipendenza dai fattori di crescita, nella zona terminale all'interno del corno dorsale e nell'aspetto ultrastrutturale2,3,4. I nocicettori non peptidergici arborizzano principalmente nella lamina II e si ritiene formino gli assoni centrali in quelli che Ribeiro-da-Silva e Coimbra hanno definito glomeruli sinaptici di tipo I4,5. Gli assoni centrali glomerulari ricevono sinapsi assoassoniche e dendroassoniche dagli interneuroni GABAergici4,6 e si ritiene che queste siano alla base dell'inibizione presinaptica delle afferenze7. Al contrario, i nocicettori peptidergici, che possono essere identificati dall'espressione del peptide correlato al gene della calcitonina (CGRP), terminano principalmente nelle lamine I e IIo e tipicamente formano semplici arrangiamenti sinaptici privi di sinapsi assoassoniche o dendroassoniche3,8. Recenti studi trascrittomici9,10,11,12 hanno ulteriormente suddiviso i nocicettori non-peptidergici (NP) in 3 classi principali (NP1–3)9, definite dall'espressione dei recettori accoppiati a proteine ​​G correlati al mas MrgD (NP1) o MrgA3 /MrgB4 (NP2), o della somatostatina (SST; NP3). Sebbene sia ormai chiaro che alcune di queste afferenze esprimono neuropeptidi9,10, per comodità utilizziamo la nomenclatura NP1–3.

L'SDH contiene un gran numero di interneuroni densamente imballati1,13. La maggior parte (~ 75%) di queste sono cellule glutamatergiche eccitatorie, mentre il restante 25% sono inibitorie e utilizzano GABA e/o glicina come principale trasmettitore veloce14,15. Ciascuno di questi principali tipi di interneuroni può essere suddiviso in popolazioni distinte, sulla base di criteri morfologici, elettrofisiologici e neurochimici/trascrittomici16,17,18,19,20,21. Abbiamo riportato che gli interneuroni inibitori nelle lamine I-II possono essere assegnati a 5 classi neurochimiche in gran parte non sovrapposte, basate sull'espressione di parvalbumina (PV), dinorfina e galanina, ossido nitrico sintasi neuronale (nNOS), neuropeptide Y (NPY) o calretinina (CR)22. Questa scoperta è coerente con i risultati degli studi che hanno utilizzato il sequenziamento dell'RNA di singola cellula/nucleo per definire le popolazioni neuronali18,19.

Abbiamo dimostrato che le cellule che esprimono PV danno origine a sinapsi assoassoniche sui meccanorecettori mielinizzati a bassa soglia (A-LTMR)23, e si ritiene che questi portino l'input tattile ai circuiti nocicettivi attraverso meccanismi inibitori sia presinaptici che postsinaptici, prevenendo così l'allodinia meccanica24, 25,26. La popolazione dinorfina/galanina è stata implicata nella soppressione del dolore meccanico e del prurito evocato dal pruritogeno27,28,29,30, mentre l'attivazione delle cellule nNOS porta ad una riduzione dei riflessi nocifensivi27. Esiste controversia riguardo al ruolo degli interneuroni inibitori che esprimono NPY. Sebbene gli studi iniziali riportassero che queste cellule erano responsabili dell'eliminazione del prurito meccanico31,32,33, abbiamo scoperto che hanno un ruolo molto più ampio, inclusa la soppressione del prurito evocato dal pruritogeno, i riflessi nocifensivi acuti e l'ipersensibilità sia nei modelli di dolore neuropatico che infiammatorio34 . Si sa relativamente poco sulle cellule inibitorie della calretinina (iCR), in parte perché colpirle si è rivelato difficile in quanto sono notevolmente in inferiorità numerica rispetto agli interneuroni eccitatori che esprimono calretinina18,35,36,37. Due studi trascrittomici hanno identificato popolazioni di iCR nel corno dorsale, con Häring et al.18 e Sathyamurthy et al.19 che hanno assegnato queste cellule alle loro classi Gaba8 e Gaba9 e DI-1 e DI-5, rispettivamente. Abbiamo dimostrato che gli iCR nella lamina II hanno dendriti allungati rostrocaudalmente con un'estensione dorsoventrale limitata35,37, corrispondente a una classe morfologica nota come cellule insulari17. Le cellule delle isole della lamina II hanno assoni che si arborizzano ampiamente all'interno di questa lamina16,17,38,39,40 aumentando la possibilità che diano origine a sinapsi assoassoniche su nocicettori non peptidici. Qui abbiamo utilizzato una serie di linee genetiche di topo per caratterizzare ulteriormente gli iCR e per testare l'ipotesi che siano la fonte dell'input sinaptico assoassonico a questi nocicettori.