Биоинформатический и поведенческий анализ участия Паннексина 1 в кожной чувствительности у мышей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для выявления новых функций паннексина 1 в нервной системе мыши путем биоинформатического анализа идентифицировали типы клеток с наиболее выраженной экспрессией гена, кодирующего этот белок. Оказалось, что чувствительные нейроны PSNP3 и PSNP6 ганглиев дорсальных корешков обладают наиболее высокими уровнями экспрессии Panx1, а также высокими уровнями экспрессии пуринорецептора p2rx3 и других генов, связанных с восприятием кожного зуда. Чесательный рефлекс, индуцированный веществом 48/80, был подавлен у мышей с нокаутом гена Panx1 по сравнению с диким типом, что подтверждает участие Panx1 в пуринергической регуляции нервных волокон, ответственных за восприятие зуда.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. О. Кирюхина

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича, Российская академия наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: kcyu@yandex.ru
Россия, 127051, г. Москва, Большой Каретный переулок, д. 19, стр. 1

О. С. Тарасова

Институт медико-биологических проблем, Российская академия наук; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: kcyu@yandex.ru
Россия, Хорошевское шоссе, д. 76А, Москва, 123007; Ломоносовский просп., д. 27, корп. 1, Москва, 119991

Ю. В. Панчин

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича, Российская академия наук; НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского

Email: kcyu@yandex.ru
Россия, 127051, г. Москва, Большой Каретный переулок, д. 19, стр. 1; Ленинские горы, д. 1, стр. 40, Москва, 119234

Список литературы

  1. Battulin N., Kovalzon V. M., Korablev A., Serova I., Kiryukhina O. O., Pechkova M. G., Bogotskoy K. A., Tarasova O. S., Panchin Y. Pannexin 1 transgenic mice: human diseases and sleep-wake function revision // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 10. P. 5269. https://doi.org/10.3390/ijms22105269
  2. Broccardo M., Erspamer V., Falconieri Erspamer G., Improta G., Linari G., Melchiorri P., Montecucchi P. C. Pharmacological data on dermorphins, a new class of potent opioid peptides from amphibian skin // Br. J. Pharmacol. 1981. V. 73. № 3. P. 625–31. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.1981.tb16797.x
  3. Burnstock G. Discovery of purinergic signalling, the initial resistance and current explosion of interest // Br. J. Pharmacol. 2012. V. 167. № 2. P. 238–255. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.2012.02008.x
  4. Chen C. C., Akopian A. N., Sivilotti L., Colquhoun D., Burnstock G., Wood J. N. A P2X purinoceptor expressed by a subset of sensory neurons // Nature. 1995. V. 377. № 6548. P. 428–31. https://doi.org/10.1038/377428a0
  5. Chiu Y. H., Schappe M. S., Desai B. N., Bayliss D. A. Revisiting multimodal activation and channel properties of Pannexin 1 // Journal of General Physiology. 2018. V. 150. № 1. P. 19–39. https://doi.org/10.1085/jgp.201711888
  6. Cranfill S. L., Luo W. The development of somatosensory neurons: Insights into pain and itch // Curr Top Dev Biol. 2021. V. 142 P. 443-475. https://doi.org/10.1016/bs.ctdb.2020.10.005
  7. Dahl G. ATP release through pannexon channels // Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences. 2015. V. 370. № 1672. P. 20140191. https://doi.org/10.1098/rstb.2014.0191
  8. Guo C., Jiang H., Huang C. C., Li F., Olson W., Yang W., Fleming M., Yu G., Hoekel G., Luo W., Liu Q. Pain and itch coding mechanisms of polymodal sensory neurons // Cell Rep. 2023. V. 42. № 11. P. 113316. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113316
  9. Hung S. C., Choi C. H., Said-Sadier N., Johnson L., Atanasova K. R., Sellami H., Yilmaz Ö., Ojcius D. M. P2X4 assembles with P2X7 and pannexin-1 in gingival epithelial cells and modulates ATP-induced reactive oxygen species production and inflammasome activation // PLoS One. 2013. V. 8. № 7. P. e70210. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0070210
  10. Iglesias R., Locovei S., Roque A., Alberto A. P., Dahl G., Spray D. C., Scemes E. P2X7 receptor-Pannexin1 complex: pharmacology and signaling // Am J Physiol Cell Physiol. 2008. V. 295. № 3. P. C752–60. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00228.2008
  11. Inoue K. The Role of ATP Receptors in Pain Signaling // Neurochem Res. 2022. V. 47. № 9. P. 2454–2468. https://doi.org/10.1007/s11064-021-03516-6
  12. Kittaka H., Tominaga M. The molecular and cellular mechanisms of itch and the involvement of TRP channels in the peripheral sensory nervous system and skin // Allergol Int. 2017. V. 66. № 1. P. 22–30. https://doi.org/10.1016/j.alit.2016.10.003
  13. Liu Q., Sikand P., Ma C., Tang Z., Han L., Li Z., Sun S., LaMotte R.H., Dong X. Mechanisms of itch evoked by β-alanine // J Neurosci. 2012. V. 32, № 42. P. 14532-7. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3509-12.2012
  14. McAllister B.B., Stokes-Heck S., Harding E. K., van den Hoogen N. J., Trang T. Targeting Pannexin-1 Channels: Addressing the ‘Gap’ in Chronic Pain // CNS Drugs. 2024. V. 38. № 2. P. 77–91. https://doi.org/10.1007/s40263-024-01061-8
  15. Mishra S. K., Hoon M. A. The cells and circuitry for itch responses in mice // Science. 2013. V. 340. № 6135. P. 968–71. https://doi.org/10.1126/science.1233765
  16. Nocchi L., Roy N., D’Attilia M., Dhandapani R., Maffei M., Traista A., Castaldi L., Perlas E., Chadick C. H., Heppenstall P. A. Interleukin-31-mediated photoablation of pruritogenic epidermal neurons reduces itch-associated behaviours in mice // Nat Biomed Eng. 2019. V. 3. № 2. P. 114–125. https://doi.org/10.1038/s41551-018-0328-5
  17. Panchin Y., Kelmanson I., Matz M., Lukyanov K., Usman N., Lukyanov S. A. Ubiquitous family of putative gap junction molecules // Current Biology. 2000. V. 10. № 12. P. R473–474. https://doi.org/10.1016/s0960-9822(00)00576-5
  18. Pelegrin P., Surprenant A. Pannexin-1 mediates large pore formation and interleukin-1beta release by the ATP-gated P2X7 receptor // MBO J. 2006. V. 25. № 21. P. 5071–82. https://doi.org/10.1038/sj.emboj.7601378
  19. Ralevic V., Burnstock G. Receptors for purines and pyrimidines // Pharmacological Reviews. 1998. V. 50. № 3. P. 413–492.
  20. Schemann M., Kugler E. M., Buhner S., Eastwood C., Donovan J., Jiang W., Grundy D. The mast cell degranulator compound 48/80 directly activates neurons // PLoS One. 2012. V. 7. № 12. P. e52104. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052104
  21. Shao Q., Lindstrom K., Shi R., Kelly J., Schroeder A., Juusola J., Levine K. L., Esseltine J. L., Penuela S., Jackson M. F., Laird D. W. A germline variant in the PANX1 gene has reduced channel function and is associated with multisystem dysfunction // Journal of Biological Chemistry. 2016. V. 291. № 24. P. 12432–12443. https://doi.org/10.1074/jbc.M116.717934
  22. Shiratori-Hayashi M., Hasegawa A., Toyonaga H., Andoh T., Nakahara T., Kido-Nakahara M., Furue M., Kuraishi Y., Inoue K., Dong X., Tsuda M. Role of P2X3 receptors in scratching behavior in mouse models // J Allergy Clin Immunol. 2019. V. 143. № 3. P. 1252–1254. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2018.10.053
  23. Sun Y. G., Zhao Z. Q., Meng X. L., Yin J., Liu X. Y., Chen Z. F. Cellular basis of itch sensation // Science. 2009. V. 325. № 5947 P. 1531–4. https://doi.org/10.1126/science.1174868
  24. Tansey E. A., Johnson C. D. Recent advances in thermoregulation // Adv Physiol Educ. 2015. V. 39, № 3. P. 139–48. https://doi.org/10.1152/advan.00126.2014
  25. Uchida H., Nagai J., Ueda H. Lysophosphatidic acid and its receptors LPA1 and LPA3 mediate paclitaxel-induced neuropathic pain in mice // Mol Pain. 2014. 10:71. https://doi.org/10.1186/1744-8069-10-71
  26. Wang W., Qu R., Dou Q., Wu F., Wang W., Chen B., Mu J., Zhang Z., Zhao L., Zhou Z., Dong J., Zeng Y., Liu R., Du J., Zhu S., Li Q., He L., Jin L., Wang L., Sang Q. Homozygous variants in PANX1 cause human oocyte death and female infertility // Eur J Hum Genet. 2021. V. 29. № 9. P. 1396–1404. https://doi.org/10.1038/s41431-020-00807-4
  27. Zeisel A., Hochgerner H., Lönnerberg P., Johnsson A., Memic F., van der Zwan J., Häring M., Braun E., Borm L. E., La Manno G., Codeluppi S., Furlan A., Lee K., Skene N., Harris K. D., Hjerling-Leffler J., Arenas E., Ernfors P., Marklund U., Linnarsson S. Molecular Architecture of the Mouse Nervous System // Cell. 2018. V. 174. № 4. P. 999–1014. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.06.021
  28. Zhang Y., Laumet G., Chen S. R., Hittelman W. N., Pan H. L. Pannexin-1 Up-regulation in the Dorsal Root Ganglion Contributes to Neuropathic Pain Development // J Biol Chem. 2015. V. 290. № 23. P. 14647–55. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.650218

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние инъекции физиологического раствора (ф/р) и вещества 48/80 (48/80) на чесательный рефлекс у мышей линии C57Bl/6J (WT) (а, б) и нокаутных по гену Panx1 (KO) (в, г). Количество актов чесания, суммированное за 30 мин до и после инъекции веществ (а, в); суммарное время чесания за 30 мин до и после инъекции веществ (б, г). Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха. # – p<0.05 – сравнение параметров чесания до и после инъекции вещества (критерий Уилкоксона с поправкой Бонферрони). * – p<0.05 – сравнение параметров чесания после введения физиологического раствора и вещества 48/80 (критерий Манна-Уитни с поправкой Бонферрони).

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика активации чесательного рефлекса у мышей линии C57Bl/6J (WT) и нокаутных по гену Panx1 (KO) после инъекции вещества 48/80. Количество актов чесания, суммированное за промежутки времени длительностью 10 мин (а); суммарное время чесания за 10 мин (б). Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха. * – p<0.05 – сравнение групп WT и KO в трех временных точках после введения вещества 48/80 (по критерию Манна – Уитни с поправкой Бонферрони).

Скачать (704KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Показатели термочувствительности (время до начала облизывания лап) у мышей линии C57Bl/6J (WT) и нокаутных по гену Panx1 (KO) в тесте “горячая пластина”. Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха. Статистически значимых различий между группами не выявлено (по критерию Манна – Уитни с поправкой Бонферрони).

Скачать (319KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025