ショウジョウバエ表皮細胞は固有の機械受容性を持ち、侵害受容行動出力を駆動する

核心概念

ショウジョウバエ表皮細胞は固有の機械受容性を持ち、侵害受容神経の活性化と侵害受容行動の調節に重要な役割を果たす。

要約

本研究では、ショウジョウバエ幼虫の表皮細胞が固有の機械受容性を持ち、侵害受容神経の活性化と侵害受容行動の調節に重要な役割を果たすことを明らかにした。
まず、表皮細胞の光遺伝学的活性化が侵害回避行動を引き起こすことを示した。表皮細胞の活性化は、侵害受容神経(C4da)をはじめとする様々な感覚神経の活性化を誘発した。さらに、表皮細胞の活性化は侵害受容神経の応答を増強し、機械的侵害刺激に対する過敏性を促進した。
次に、表皮細胞が固有の機械受容性を持つことを明らかにした。単離した表皮細胞は伸展刺激に応答し、細胞内カルシウム濃度が上昇した。この機械受容応答には、ストア作動性カルシウムチャネルOrai/Stimが重要な役割を果たすことが分かった。Orai/Stimを介したカルシウム流入は、表皮細胞からの伝達物質放出を促し、侵害受容神経の活性化と機械的侵害刺激に対する過敏性の誘発に寄与すると考えられる。
以上の結果から、ショウジョウバエ表皮細胞は固有の機械受容性を持ち、侵害受容神経の活性化と侵害受容行動の調節に重要な役割を果たすことが明らかになった。

統計

表皮細胞の光遺伝学的活性化により、幼虫の73%で侵害回避行動(c-bend、回転)が誘発された。
表皮細胞の熱遺伝学的活性化により、幼虫の75%以上で侵害回避行動が誘発された。
表皮細胞の活性化は侵害受容神経(C4da)、機械受容神経(C3da、Cho)、固有受容神経(C1da)の活性化を引き起こした。
表皮細胞の伸展刺激に対する応答は、細胞の51%で観察された。
表皮細胞のストア作動性カルシウム流入(SOCE)は、Orai/Stimチャネルに依存していた。Orai/Stimノックダウンにより、伸展刺激応答細胞の割合が有意に減少した。

引用

"表皮細胞の活性化は、侵害受容神経の活性化を誘発し、機械的侵害刺激に対する過敏性を促進した。"
"表皮細胞は固有の機械受容性を持ち、ストア作動性カルシウム流入(SOCE)を介してこの機械受容応答を示す。"
"Orai/Stimを介したカルシウム流入は、表皮細胞からの伝達物質放出を促し、侵害受容神経の活性化と機械的侵害刺激に対する過敏性の誘発に寄与する。"

抽出されたキーインサイト

Drosophila epidermal cells are intrinsically mechanosensitive and modulate nociceptive behavioral outputs

by Yoshino,J., ... 場所 www.biorxiv.org 10-10-2022

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.07.511265v2

深掘り質問

表皮細胞の機械受容応答と侵害受容神経活性化の分子メカニズムはさらに詳細に解明する必要がある。

表皮細胞の機械受容応答と侵害受容神経の活性化に関連する分子メカニズムの詳細な解明は、痛覚伝達や慢性疼痛の理解を深める上で重要です。これには、表皮細胞における機械受容性を調節するタンパク質やイオンチャネルの同定、その機能解析、および侵害受容神経との相互作用の解明が含まれます。特に、OraiやStimなどのCRACチャネルがどのようにして機械刺激に応答し、神経活性化を引き起こすのかを詳細に調査することが重要です。さらに、これらのメカニズムが痛覚過敏や慢性疼痛の病態生理にどのように関与しているかを明らかにすることで、新たな治療法や予防策の開発につながる可能性があります。

表皮細胞と侵害受容神経の相互作用が、痛覚過敏や慢性疼痛の発症にどのように関与しているかを検討する必要がある。

表皮細胞と侵害受容神経の相互作用が痛覚過敏や慢性疼痛の病態にどのように関与しているかを理解することは重要です。この相互作用が痛覚過敏や慢性疼痛の発症や維持にどのように寄与しているかを明らかにするためには、神経-非神経細胞間のシグナル伝達経路や神経活性化の調節機構を詳細に解明する必要があります。特に、表皮細胞が機械刺激に応答して侵害受容神経を活性化し、痛覚過敏や慢性疼痛を引き起こすメカニズムを明らかにすることが重要です。さらに、この相互作用が病態生理学的な変化や疼痛の慢性化にどのように関与しているかを詳細に調査することが重要です。

表皮細胞の機械受容性は、皮膚の感覚機能や創傷治癒プロセスにどのような役割を果たしているかを探る必要がある。

表皮細胞の機械受容性が皮膚の感覚機能や創傷治癒プロセスに果たす役割を理解することは重要です。皮膚は外部環境からの刺激を受ける最初の障壁であり、表皮細胞が機械刺激に応答することで、感覚情報の処理や痛覚応答に重要な役割を果たしている可能性があります。また、創傷治癒プロセスにおいても、表皮細胞の機械受容性が傷の検知や修復に関与している可能性があります。したがって、表皮細胞の機械受容性が皮膚の生理学的機能や病態生理学にどのように影響を与えるかを詳細に調査することが重要です。