Abstract Mouse models that combine tetracycline-controlled gene expression systems and conditional genetic activation can tightly regulate transgene expression in discrete cell types and tissues. However, the commonly used Tet-Off variant, tetracycline transactivator (tTA), when overexpressed and fully active, can lead to developmental lethality, disease, or more subtle behavioral phenotypes. Here we describe a profound itch phenotype in mice expressing a genetically encoded tTA that is conditionally activated within the Phox2a lineage. Phox2a; tTA mice develop intense, localized scratching and regional skin lesions that can be controlled by the tTA inhibitor, doxycycline. As gabapentin, but not morphine, relieved the scratching, we consider this phenotype to result from chronic neuropathic itch, not pain. In contrast to the Phox2a lineage, mice with tTA activated within the Phox2b lineage, which has many similar areas of recombination within the nervous system, did not recapitulate the scratching phenotype. In Phox2a-Cre mice, but not Phox2b-Cre, intense Cre-dependent reporter expression was found in skin keratinocytes which formed the area at which skin lesions developed. Most interestingly, repeated topical application of the DREADD agonist, CNO, which chronically induced G i signaling in Phox2a-keratinocytes, completely reversed the localized scratching and skin lesions. Furthermore, ablation of TRPV1-expressing, primary afferent neurons reduced the scratching with a time course comparable to that produced by G i -DREADD inhibition. These temporal properties suggest that the neuropathic itch condition arises not only from localized keratinocyte activation of peripheral nerves but also from a persistent, gabapentin-sensitive state of central sensitization.

Advances in optical imaging approaches and fluorescent biosensors have enabled an understanding of the spatiotemporal and long-term neural dynamics in the brain of awake animals. However, methodological difficulties and the persistence of post-laminectomy fibrosis have greatly limited similar advances in the spinal cord. To overcome these technical obstacles, we combined in vivo application of fluoropolymer membranes that inhibit fibrosis; a redesigned, cost-effective implantable spinal imaging chamber; and improved motion correction methods that together permit imaging of the spinal cord in awake, behaving mice, for months to over a year. We also demonstrate a robust ability to monitor axons, identify a spinal cord somatotopic map, conduct Ca2+ imaging of neural dynamics in behaving animals responding to pain-provoking stimuli, and observe persistent microglial changes after nerve injury. The ability to couple neural activity and behavior at the spinal cord level will drive insights not previously possible at a key location for somatosensory transmission to the brain.

Abstract The neglected tropical disease schistosomiasis impacts the lives of over 700 million people globally. Schistosoma mansoni , the trematode parasite that causes the most common type of schistosomiasis, requires planorbid pond snails of the genus Biomphalaria to support its larval development and transformation to the form that can infect humans. A greater understanding of neural signaling systems that are specific to the Biomphalaria intermediate host could lead to novel strategies for parasite or snail control. This study characterized a Biomphalaria glabrata neural receptor that is gated by the molluscan neuropeptide FMRF-NH 2 . The Biomphalaria glabrata FMRF-NH 2 gated sodium channel ( Bgl -FaNaC) amino acid sequence was highly conserved with FaNaCs found in related gastropods, especially the planorbid Planorbella trivolvis (91% sequence identity). In common with the P. trivolvis FaNaC, the B. glabrata receptor exhibited a low affinity (EC 50 : 3 × 10 −4 M) and high specificity for the FMRF-NH 2 agonist. Its expression in the central nervous system, detected by immunohistochemistry and in situ hybridization, was widespread, with the protein localized mainly to neuronal fibers and the mRNA confined to cell bodies. Colocalization was observed with the FMRF-NH 2 tetrapeptide precursor in some neurons associated with male mating behavior. At the mRNA level, Bgl -FaNaC expression in the visceral and left parietal ganglia decreased at 20 days post infection by S. mansoni and in the shedding phase. Altered FMRF-NH 2 signaling could be vital for parasite survival and proliferation in its snail intermediate host.