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2025年6月7日，科羅拉多大學Tracy L. Bale在Neuropsychopharmacology發表：Merkel cell stimulation in fear and sensory signaling，揭示了默克爾細胞在恐懼與感覺信號傳遞中的刺激作用。

壓力和創傷經歷對感覺系統具有顯著且持久的影響。作者最近發現，在曾于青春期期間經歷過性創傷的成年女性的循環細胞外囊泡中，存在與表皮皮膚細胞（角質形成細胞）以及機械感受性默克爾細胞（MC）相關的獨特蛋白表達，這在生物學上將創傷暴露與一種具有神經元樣特征的皮膚細胞聯系了起來。在此研究中，作者的目標是開發并驗證一種利用化學遺傳學方法激活默克爾細胞群體的臨床前小鼠模型。通過對默克爾細胞進行化學遺傳學刺激，觀察到大腦島葉皮層（IC）出現了顯著的神經元激活，該腦區與軀體感覺信息和情緒價值整合密切相關。在給予CNO藥物后觀察了其在家中籠內的行為，結果顯示它們的筑巢梳理行為時間顯著增加。此外，在條件性位置偏好實驗中，默克爾細胞刺激引發了明顯的回避反應，且這種效應在雌性小鼠中更為明顯。總體而言，這些研究驗證了該臨床前模型在進一步探索機械感覺系統及其在創傷后應激障礙（PTSD）癥狀和治療干預中潛在作用的價值。目前正在進行的研究將聚焦于默克爾細胞發育及相關性別差異的關鍵發育階段，以及這些因素如何影響個體對創傷的易感性，并探索基于感覺系統的PTSD相關癥狀的潛在治療選擇。

圖一 默克爾細胞富集的角質形成細胞群體的驗證

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基于之前的研究結果，作者旨在驗證一個通過化學遺傳學方法激活富含MC的角質形成細胞的小鼠模型，并評估其對成年雄性和雌性小鼠行為的影響。首先使用KRT14Cre與Ai14小鼠交配后進行IVIS成像，在所有可見的背部和腹部皮膚中識別出KRT14+細胞（即默克爾細胞）并與野生型小鼠進行比較。結果顯示，在嘴唇和腳掌部位，野生型小鼠中未發現默克爾細胞相關基因表達存在性別差異。進一步染色顯示，在DRD+小鼠中，α-KRT8標記的默克爾細胞與HA標記的DREADD hM3Dq受體存在共定位，表明Gq型DREADD受體確實表達于KRT8+默克爾細胞中。接下來，將KRT14Cre+與hM3Dq+交配獲得的DRD+小鼠與其野生型同胞進行比較研究其大腦皮層神經元的激活情況。在給予CNO藥物后，雄性和雌性DRD+小鼠IC中c-Fos陽性細胞數量顯著增加。此外，在雄性和雌性DRD+小鼠的體感皮層（S1）和臂旁核（PBN）中也觀察到c-Fos陽性細胞數量上升。在給予CNO后，在島葉皮層和體感皮層中均未發現c-Fos陽性細胞數量存在性別差異。但在臂旁核中，DRD+雄性小鼠的c-Fos陽性細胞數量高于DRD+雌性小鼠。

圖二 默克爾細胞刺激后的觸覺敏感性、家籠行為與情緒效價

為了探究MC刺激對觸覺敏感性的影響，作者使用了Von Frey測試。在給予CNO藥物后，無論是雄性還是雌性小鼠，其爪子回縮曲線在基因型之間沒有差異。同樣，在任何性別或基因型的小鼠中，von Frey閾值（vF50）也沒有因MC刺激而發生改變。在爪子回縮曲線和vF50指標上均未發現性別差異。為了評估MC刺激對自然行為的影響，在首次注射CNO后以及連續每日注射兩周后觀察了家籠中的行為表現。首次給藥后，DRD+小鼠比DRD?同胞花費更多時間進行梳理行為，并且待在巢穴中的時間也更長。此外，DRD+小鼠在巢穴內梳理的時間更久，巢穴內梳理行為與總巢穴停留時間的比值更高，其他所有觀察到的行為頻率更低。為了判斷這些行為變化是否是由于MC刺激的新奇性所致，在連續兩周每日給予CNO后再次觀察了這些行為。結果顯示，DRD+小鼠對MC刺激的反應保持一致，無論雄性還是雌性都比DRD?同胞花費更多時間進行梳理。總體巢穴使用頻率分析顯示存在交互效應，主要是由于DRD?雌性小鼠相比DRD?雄性和DRD+雌性小鼠減少了在巢穴中的停留時間。與DRD?同胞相比，DRD+雄性和雌性小鼠仍然表現出更多的巢穴內梳理行為、更高的巢穴內梳理行為比例，以及除進食、飲水和筑巢以外的其他行為頻率顯著降低。這些行為變化似乎并非主要由焦慮樣反應引起，因為在急性CNO刺激后進行的曠場測試中，中心區域停留時間并未出現差異。為了確定MC刺激的情緒效價，進行了條件性位置偏好實驗。訓練結束后，無論是雄性還是雌性DRD+小鼠都更傾向于待在與生理鹽水配對的區域，而不是與CNO配對的區域；而DRD?小鼠則沒有表現出明顯的區域偏好。DRD+小鼠在CNO配對區域所花時間的比例及其時間差值均顯著降低。雖然數據趨勢提示不同性別在反應強度上可能存在差異，但統計分析未發現性別間的顯著交互作用。

圖三 恐懼消退依賴于MC的刺激

鑒于MC刺激可能改變觸覺感知，作者進行了恐懼條件反射實驗，并在不同的觸覺和氣味環境中進行恐懼消退測試。在消退第1天，在環境A中給予CNO后，無論是雄性還是雌性的DRD+小鼠都比DRD?同胞表現出更強的僵直反應。然而，在消退第2天不給予CNO的情況下，DRD+小鼠與DRD?小鼠之間的僵直時間沒有顯著差異。為了進一步探討環境背景和觸覺感知對恐懼消退的影響，在環境B中也進行了消退測試。在消退第1天給予CNO后，雖然雄性和雌性DRD+小鼠仍表現出僵直增加的趨勢。在消退第2天不給予CNO的情況下，雄性DRD+小鼠相比DRD?小鼠的僵直時間顯著增加。對消退曲線進行曲線下面積（AUC）分析也呈現出類似的結果模式：在環境A中給予CNO的情況下，消退第1天雄性和雌性DRD+小鼠的僵直反應均增強；而在環境B中未給予CNO的情況下，僅在消退第2天觀察到雄性DRD+小鼠的僵直反應增強。

綜上所述，已有研究報道，雌性嚙齒類動物表現出更強的恐懼相關反應，同時女性在PTSD方面具有更高的風險。多項薈萃分析指出，不僅在PTSD的易感性上存在顯著的性別差異，在經歷創傷事件的方式以及面對具有正性和負性情緒效價的刺激時所引發的神經激活模式也存在差異。此外，恐懼反應中的生物學差異可能受到性激素的影響，并可能與進化過程中形成的對壓力或創傷的不同適應能力有關。目前的研究應進一步聚焦于機制層面的問題，以揭示MC功能在情緒效價感知和條件性恐懼中的神經和生物學基礎，特別是與性別差異相關的機制。最后，由于默克爾細胞在青春期這一關鍵發育窗口期完成其成熟分化，而該階段同時也是個體對創傷更為敏感的時期，未來的研究可以利用臨床前模型，重點探討在這一發育階段中壓力和MC激活所產生的影響。這些研究為利用臨床前模型探索基于感覺系統的焦慮和PTSD相關癥狀的潛在治療策略提供了可能。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41386-025-02144-w