Kv4 Channels Underlie the Subthreshold-Operating A-type K-current in Nociceptive Dorsal Root Ganglion Neurons.
Kv4 Channels Underlie the Subthreshold-Operating A-type K-current in Nociceptive Dorsal Root Ganglion Neurons.
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DOI：
10.3389/neuro.02.003.2009
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发表时间：
2009
影响因子：
4.8
通讯作者：
Covarrubias M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Phuket TR;Covarrubias M
背根神经节 (DRG) 包含异质感觉神经元群，包括初级伤害性神经元和与疼痛信号传导有关的 C 纤维。最近的研究表明 DRG 过度兴奋与 A 型 K+ 通道的下调相关；然而，相应的 A 型 K+ 电流 (IA) 的分子相关性仍然是假设的。 Kv4 通道可能是 DRG 神经元 IA 的基础。我们结合电生理学、分子生物学（全组织和单细胞 RT-PCR）和免疫组织化学来研究 7 至 8 日龄大鼠 DRG 神经元急性分离中 IA 的分子基础。全细胞记录表明其具有强大的四乙铵抗性 (20 mM) 和 4-氨基吡啶敏感性 (5 mM) IA。匹配 Kv4 通道特性，该 IA 的激活和失活发生在膜电位的亚阈值范围内，并且从失活中恢复的速度很快且依赖于电压。在 Kv4 转录本中，DRG 表达显着水平的 Kv4.1 和 Kv4.3 mRNA。此外，单个中小直径 DRG 神经元（~30 μm）表现出编码 Kv4.1 和 Nav1.8（一种已知的伤害感受器标记）的 mRNA 的相关频繁表达。相比之下，Kv1.4和Kv4.2 mRNA在全组织和单细胞水平的表达相对较低且罕见。通过免疫组织化学证实了伤害性 DRG 神经元中 Kv4 蛋白的表达，这表明 Kv4.3 和 Nav1.8 共定位，而 Kv4.2 的表达可忽略不计。此外，特定的显性失活抑制和过度表达策略证实了 Kv4 通道对 DRG 神经元中 IA 的贡献。对比中枢和周围神经系统中 Kv4 通道的表达模式，我们讨论了这些通道在初级感觉神经元中可能的功能作用。
The dorsal root ganglion (DRG) contains heterogeneous populations of sensory neurons including primary nociceptive neurons and C-fibers implicated in pain signaling. Recent studies have demonstrated DRG hyperexcitability associated with downregulation of A-type K+ channels; however, the molecular correlate of the corresponding A-type K+ current (IA) has remained hypothetical. Kv4 channels may underlie the IA in DRG neurons. We combined electrophysiology, molecular biology (Whole-Tissue and Single-Cell RT-PCR) and immunohistochemistry to investigate the molecular basis of the IA in acutely dissociated DRG neurons from 7- to 8-day-old rats. Whole-cell recordings demonstrate a robust tetraethylammonium-resistant (20 mM) and 4-aminopyridine-sensitive (5 mM) IA. Matching Kv4 channel properties, activation and inactivation of this IA occur in the subthreshold range of membrane potentials and the rate of recovery from inactivation is rapid and voltage-dependent. Among Kv4 transcripts, the DRG expresses significant levels of Kv4.1 and Kv4.3 mRNAs. Also, single small-medium diameter DRG neurons (∼30 μm) exhibit correlated frequent expression of mRNAs encoding Kv4.1 and Nav1.8, a known nociceptor marker. In contrast, the expressions of Kv1.4 and Kv4.2 mRNAs at the whole-tissue and single-cell levels are relatively low and infrequent. Kv4 protein expression in nociceptive DRG neurons was confirmed by immunohistochemistry, which demonstrates colocalization of Kv4.3 and Nav1.8, and negligible expression of Kv4.2. Furthermore, specific dominant-negative suppression and overexpression strategies confirmed the contribution of Kv4 channels to IA in DRG neurons. Contrasting the expression patterns of Kv4 channels in the central and peripheral nervous systems, we discuss possible functional roles of these channels in primary sensory neurons.
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