【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！！！
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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.