广东省智能科学与技术研究院李昌林课题组致力于发掘躯体感觉神经系统发育与疾病的机理，利用Smart-seq及10x Genomics等高通量单细胞测序方法对背根神经节（Dorsal root ganglion，DRG）中的初级感觉神经元进行系统分类及功能研究。近期，课题组在DRG神经元分类的工作基础上，对一类具有最小直径并表达Zinc-finger CCHC domain containing 12（Zcchc12）的初级感觉神经元的研究取得重要进展，于3月30日在期刊The Journal of Neuroscience上发表了题为“Zcchc12-Containing Nociceptors Are Required for Noxious Heat Sensation”的学术文章。文章利用原位杂交、免疫组化及在体钙成像记录等实验方法首次详细描述了Zcchc12神经元的基因表达、末梢形态、中枢投射，并证明了Zcchc12神经元是一类伤害性机械-热感受器，在伤害性热刺激的传递中发挥重要作用。该研究对理解躯体感觉的产生和传递具有重要意义。
Zcchc12神经元是初级感觉神经元中最小的一群。为研究这类神经元的末梢形态和中枢投射分布特征，研究者构建了Zcchc12-CreERT2转基因小鼠，利用AAV2/9-CAG-DIO-mCherry病毒特异性标记表达Zcchc12的神经元及其神经末梢。研究证明了Zcchc12神经元是表达甘丙肽的DRG神经元的一个亚群。这个亚群几乎所有神经元都表达P物质，约一半表达CGRP，是一类肽能小直径DRG神经元。和其他肽能神经元一样，它的中枢端投射到脊髓背角浅层。利用整体皮肤透明化染色，研究者发现Zcchc12神经元的外周神经末梢广泛地分布于无毛区皮肤和有毛区皮肤中。在无毛区皮肤中，研究者除了观察到了伤害性感受器特有的游离神经末梢，还在足垫及周围区发现从未被报道过的新型密集团状结构。在有毛区皮肤中，Zcchc12神经元的末梢则围绕毛囊特化成一种不表达Nefh和CGRP的非典型环状末端结构。
为研究Zcchc12神经元的功能，研究者在Zcchc12-CreERT2小鼠中，利用在体双光子成像技术观察到标记了AAV2/9-CAG-FLEX-GCaMP6s病毒的Zcchc12神经元对伤害性热、冷和机械刺激有明显反应，而对气流和棉棒擦拭这类非伤害性刺激无反应。接下来，研究者构建了Zcchc12-CreERT2:AviliDTR转基因小鼠，并通过腹腔注射白喉毒素特异性杀死Zcchc12神经元。结果发现小鼠对伤害性热痛的缩足反应时间明显变长，而对机械性伤害和冷痛反应无显著差异。最后研究者还证明了Zcchc12神经元不参与神经病理性痛的起始和维持。该研究从不同角度和层面对Zcchc12神经元进行了详细的形态和功能描述，并为在新分类框架下研究不同神经元类群及亚群提供了研究策略，对研究躯体感觉的分子机制具有重要意义。
来自中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的博士研究生吴丹和广东省智能科学与技术研究院的陈琰博士为论文共同第一作者，广东省智能科学与技术研究院的李昌林研究员和张旭院士为论文的共同通信作者。该项工作由智能院与中科院上海高等研究院的团队共同合作完成，并获得了国家自然科学基金委、中国科学院、广东省科技厅、上海市科委、中国医学科学院、深圳市三名工程、广东省智能院实验室建设等多个项目的支持。
图1. Zcchc12神经元末梢在皮肤中的分布表达
图2. Zcchc12神经元对伤害性热痛感知是必要的
文章链接：https://www.jneurosci.org/content/42/13/2690.long
