【Nature Neuroscience】重大突破：“出恭”是怎么控制的？？？
活人能被尿憋死？？？
没错，，，，，研究发明，，，，，排尿难题并非小事，，，，，它爆发在男女老小种种人群身上，，，，，每年困扰着数以百万计的患者。。排尿（Urination）是一个相当重大的心理行动，，，，，它是动物从膀胱将尿自尿道倾轧体外的历程，，，，，其目的是扫除代谢废物，，，，，维持机体的体液平衡。。康健人类的排尿历程可以自主控制，，，，，而一些神经受损者不可控制排尿。。这种运动需要有优异的膀胱肌肉缩短、通畅的尿道以及神经系统协调，，，，，调理排尿的大脑中枢包括脑桥排尿中枢（PMC）、导水管周围灰质和大脑皮层。。这其中任何一个环节病变都可能造成膀胱的排尿行动受到影响，，，，，导致排尿功效障碍，，，，，愈甚者会诱发心血管疾病危及生命。。
已往的研究已经在脑皮层（如PMC）中发明与排尿有关的神经元，，，，，但这些研究并未对自觉性排尿控制的神经环路机制做明确的叙述。。
2018年10月25日，，，，，《Nature Neuroscience》杂志在线刊登了第三军医大学姚基伟博士等人的重磅事情，，，，，该课题由第三军医大学鄢俊安课题组、谌小维课题组与中国科学院上海生命科学研究院许晓鸿课题组相助完成[1]。。
他们使用病毒示踪、光遗传学、化学遗传、在体光纤纪录等手艺，，，，，首先确定了初级运动皮层的一小簇第5层（L5）神经元的运动与排尿行为亲近相关，，，，，并进一步确定这群神经元通过投射PMC触发排尿行为。。本篇文章首次解读了L5皮层神经元投射到PMC诱发排尿行动的神经回路机制，，，，，不但极大提高了人们对该领域的认知，，，，，也为治疗排尿功效障碍相关疾病提供了新的思绪。。
实验效果
1.M1区L5神经元的运动与排尿亲近相关
使用伪狂犬病毒的逆向示踪，，，，，作者首先标记了成年雄性小鼠膀胱壁与初级运动皮层和初级感受皮层的逆向跨突触的联系（图1），，，，，且这些投射多位于皮层M1和S1区的第五层（图1b-f）。。
图1 L5皮层锥体神经元标记
借助基于光纤纪录的钙成像手艺和AAV病毒载体,作者纪录标记上述L5皮层神经元是否加入了排尿行为（图2a-b），，，，，效果发明Ca2 瞬时转变在尿液释铺最先前连忙被捕获到（图2c-d），，，，，在所有的纪录中，，，，，约94%的排尿与M1区Ca2 瞬时转变有关（图2e-f）。。进一步，，，，，作者发明M1区L5神经元的膀胱压力峰值与Ca2 瞬时转变亲近相关（图2h-i），，，，，且M1区神经元向膀胱转达的通路运动与排尿正相关（图2j-k）。。这些效果提醒M1区 L5皮层神经元可能在排尿的起始历程中饰演着主要的角色。。
图2 M1区L5神经元的运动与排尿亲近相关
2.激活大脑M1区L5皮层兴奋神经元会触发膀胱缩短和排尿
接下来，，，，，研究职员双侧注射AAV病毒载体（AAV-CaMKⅡ-ChR2-mCherry）表达光敏感通道，，，，，并用光遗传学手艺刺激这些神经元，，，，，纪录麻醉动物膀胱尿道肌肉的电运动（图3a）。。发明，，，，，蓝光激活表达ChR2的M1区神经元时，，，，，膀胱逼尿肌的电运动增强、肌肉缩短（图3c-e），，，，，同时膀胱压力值显著增添（图3f），，，，，提醒了激活大脑M1区L5皮层神经元会引起膀胱缩短，，，，，增添缩短时间。。
图3 光刺激L5兴奋性神经元导致膀胱缩短
进一步，，，，，作者用光遗传学手艺（图4a）直接激活M1区L5神经元，，，，，发明该操作可以引起自由运动小鼠的排尿行为，，，，，且排尿行为爆发在光刺激的4min内（图4b-d）。。
图4 光刺激L5神经元会引发排尿行动
3.大脑M1区L5皮层神经元通过投射到PMC导致排尿
接下来，，，，，作者使用基于AAV病毒载体的病毒环路示踪手艺，，，，，探索M1区L5神经元介导膀胱缩短和排尿行为的神经环路。。
通过局部注射AAV-CaMKⅡ-EGFP病毒，，，，，作者发明L5神经元其可直接投射到PMC区。。随后，，，，，研究职员在M1区和PMC划分注射具顺向跨突触能力的AAV病毒--AAV2/1-hSyn-Cre和AAV-DIO-GCaMP6s，，，，，发明这群投射到PMC的锥体神经元加入排尿行为（图5a），，，，，且实验效果显示Ca2 的瞬时转变最先于排尿前，，，，，并一连整个排尿历程（图5b-d）。。
图5 排尿相关Ca2 信号
进一步，，，，，研究职员在M1区注射AAV2/1-hSyn-Cre和AAV-DIO-ChR2病毒，，，，，同时在PMC注射AAV-DIO-GCaMP6s病毒（图6a），，，，，效果发明，，，，，用光刺激大脑M1区L5锥体神经元可显著性增添Ca2 浓度（图6b）。。研究还发明，，，，，PMC神经元活性是L5皮层神经元触发排尿运动（图4）所必需的（图6c-d）。。别的，，，，，作者使用病毒示踪手艺发明对PMC神经元举行光刺激会导致行为自由小鼠的排尿行动（图6e-g）。。
综上，，，，，这些病毒示踪的效果提醒了这些大脑M1区L5锥体神经元通过激活PMC导致排尿行为（图6h）。。
图6 大脑M1区神经元通过激活PMC控制排尿行为
4.大脑M1区L5皮层锥体神经元是正常排尿行为所必需的
最后，，，，，作者使用化学遗传手艺（基于AAV-CaMKⅡ-hM4Di-mCherry），，，，，使用CNO抑制M1区L5皮层神经元（图7a），，，，，效果发明，，，，，该操作可以显著抑制排尿行为，，，，，镌汰排尿反应，，，，，延伸第一次排尿的潜在期，，，，，以及尿液沉淀总量（与比照组相比，，，，，图7d）。。
另外，，，，，研究职员使用Cre诱导表达的taCasp3（靶向神经元）触发L5投射神经元细胞凋亡（图7e），，，，，发明该操作导致小鼠排尿功效异常，，，，，且膀胱显着大于比照组（图7f-j）。。再次证实大脑M1区L5皮层锥体神经元在排尿历程的主要作用。。
图7 默然或杀掉M1区L5神经元会削弱排尿
排尿功效障碍性疾病是指种种缘故原由引起的排尿异常，，，，，以尿失禁、尿潴留、尿频尿急、排尿难题等为主要症状的症候群，，，，，是泌尿外科常见的疾病之一。。本实验首次发明L5皮层神经元投射到PMC诱发排尿行动的神经回路机制，，，，，极大提高了人们对该领域的认知，，，，，展现了皮层排尿环路，，，，，为治疗排尿功效障碍相关疾病提供了新的思绪。。
别的，，，，，UG环球生物 有幸提供实验中使用的大宗AAV工具病毒，，，，，从神经环路到光遗传、化学遗传学手艺，，，，，到神经元消亡，，，，，用现实验动助力中国脑科学的生长。。
UG环球生物 一直关注神经、代谢、肿瘤科学领域的重大研究希望，，，，，为神经心理、病理研究提供最新工具和研究计划，，，，，助力临床转化和基因治疗！
参考文献
1.Yao, J., Q. Zhang, X. Liao, Q. Li, S. Liang, X. Li, et al., A corticopontine circuit for initiation of urination. Nat Neurosci, 2018. 21(11): p. 1541-1550. DOI: 10.1038/s41593-018-0256-4.
扫一扫，，，，，反响目今页面
7*12在线客服，，，，，效劳咨询
倾耳聆听，，，，，一个事情日内实时处置惩罚
15800353038
UG环球生物
