在体DRG钙成像技术在疼痛研究中的应用

躯体感觉涉及的细胞类型多并且环路复杂，因此，保证神经元所处的生理环境，从群体水平观察神经元的活动非常重要。近年来，随着敏感的基因编码的钙离子指示剂(GECIs)的发展，科学家们可以同时监测群体细胞中瞬时的Ca2+变化，从而间接的观察神经元的电活动。本篇综述主要介绍：在体DRG钙成像(In vivo DRG calcium imaging)在疼痛外周机制研究中的应用。GCaMP，属于GECIs的一员，由绿色荧光蛋白(GFP)、钙调蛋白(CaM)和肌球蛋白轻链激酶(M13)融合而成。当Ca2+缺少时，荧光蛋白处于极弱的荧光状态。当Ca2+结合CaM时，CaM发生构象变化，其铰链区可以结合M13，致使GFP发出强烈的荧光。通过构建Pirt-GCaMP3小鼠，使得GCaMP3在伤害性神经元中表达，科学家可以利用在体DRG钙成像的方法，深入研究疼痛传递的外周机制。使用这种方法，科学家们可以同时观察大量的DRG神经元中Ca2+的瞬时变化（>1600神经元 / DRG神经元，约总DRG神经元的15%）。进一步研究发现，损伤之后，神经元之间通过缝隙连接的耦合(couping)度增加。这种耦合现象可以发生在不同直径的神经元之间，如大直径神经元（传递非伤害性信息）和小直径神经元（传递伤害性信息）之间。因此，非伤害性刺激在激活大直径神经元的同时，还可以激活小直径神经元，从而导致机械痛敏。另外，炎症刺激可以明显增加对机械刺激有反应的DRG神经元的数量。除了DRG以外，目前该技术还用于脊髓的研究。以GCaMP为新型钙离子指示剂的在体DRG钙成像技术，在保证初级感觉神经元系统生物完整性的状态下，同时监测大量的神经元的活动，将帮助科学家们深入研究疼痛的机制。