Enkefalinerg idegsejtek optogenetikai vizsgálata az egér gerincvelő felületes hátsó szarvában

A gerincvelői hátsó szarv központi szerepet játszik a perifériáról érkező fájdalominformáció feldolgozásában. Számos bőr eredetű primer afferens közvetít nociceptív információt a hátsó szarv felszínes (I-II) , valamint mélyebb (V) lamináihoz. Ezek a szenzoros axonok szinaptikus glomerulusok kialakításában vesznek részt, amelyeken belül a szenzoros terminálisok axon-axonikus illetve axon-dendritikus kapcsolatokat fogadnak. Vírus alapú transzneurális jelölés segítségével a közelmúltban kimutatták, hogy ezen kapcsolatok egy része proenkefalin 1 (Penk1) gént expresszáló neuronokból származik. A Penk1 tartalmú neuronok többsége a rostralis ventomediális medullában (RVM) megtalálható gátló sejt volt, kisebb számban ugyanakkor a gerincvelői hátsó szarvban is előfordultak. Érdekes módon korábbi tanulmányokban enkefalint is expresszálló hátsó szarvi interneuron axonokban vezikuláris glutamát transzporter 2 (VGlut2) expressziót igazoltak, ami ezen sejtek serkentő voltára utal és valószínűsíti, hogy a lokális és leszálló enkefalinerg neuronok különböző szerepet töltenek be a fájdalom információ modulálásában.
Kísérleteinkben optogenetikai módszerrel, egy fényérzékeny csatornafehérjét (channelrhodopsin, ChR2) Penk1 dependens módon kifejező transzgén egerek gerincvelőjében vizsgáltuk a lokális enkefalinerg neuronok hátsó szarvi neuronhálózatokban betöltött szerepét.
Megerősítettük, hogy a hátsó szarvi Penk tartalmú idegsejtek nagy többsége serkentő sejt, ugyanakkor igazoltuk a Penk jelenlétét gliasejtek egy alcsoportjában is. Előzetes eredményeink alapján a lokális enkefalinerg sejtek C- és Adelta típusú primer afferens bemenetet fogadnak. Optogenetikai ingerlésük jelentős hálózati aktivitásfokozódást eredményez és nagymértékben növeli az egyes hátsó szarvi neuronokon megfigyelhető primer afferens kiváltotta biszinpatikus gátlás mértékét is, ami arra utal, hogy a Penk sejtek aktivitálása analgetikus hatású lehet.