Piezo2 expression in corneal afferent neurons

Abstract

Recently, a novel class of mechanically sensitive channels has been identified and have been called Piezo channels. In this study, we explored Piezo channel expression in sensory neurons supplying the guinea pig corneal epithelium, which have well-defined modalities in this species. We hypothesized that a proportion of corneal afferent neurons express Piezo2, and that these neurons are neurochemically distinct from corneal polymodal nociceptors or cold-sensing neurons. We used a combination of retrograde tracing to identify corneal afferent neurons and double label in situ hybridization and/or immunohistochemistry to determine their molecular and/or neurochemical profile. We found that Piezo2 expression occurs in ∼26% of trigeminal ganglion neurons and 30% of corneal afferent neurons. Piezo2 corneal afferent neurons are almost exclusively non-calcitonin gene-related peptide (CGRP)-immunoreactive (-IR), medium- to large-sized neurons that are NF200-IR, suggesting they are not corneal polymodal nociceptors. There was no coexpression of Piezo2 and transient receptor potential cation channel subfamily M member 8 (TRPM8) transcripts in any corneal afferent neurons, further suggesting that Piezo2 is not expressed in corneal cold-sensing neurons. We also noted that TRPM8-IR or CGRP-IR corneal afferent neurons are almost entirely small and lack NF200-IR. Piezo2 expression occurs in a neurochemically distinct subpopulation of corneal afferent neurons that are not polymodal nociceptors or cold-sensing neurons, and is likely confined to a subpopulation of pure mechano-nociceptors in the cornea. This provides the first evidence in an in vivo system that Piezo2 is a strong candidate for a channel that transduces noxious mechanical stimuli.

Piezo Proteins: Regulators of Mechanosensation and Other Cellular Processes

“…Together, these data strongly link Piezo2 function with noxious mechanosensation at physiological level. Descriptive studies identified Piezo2 in a neurochemically distinct subpopulation of corneal afferent neurons that are not polymodal nociceptors or cold-sensing neurons, suggesting that this subpopulation of pure mechano-nociceptors is an excellent candidate for transducers of noxious mechanical stimuli in the cornea (62).…”

“…Piezo2 activity has been linked to mechanosensitive neurons in DRG (4,15,20,60,61) and TG (62,63) Knockdown studies reveal that Piezo2 is responsible for a majority of the rapidly desensitizing MA current in murine DRG neurons. Piezo2-expressing neurons, however, do not seem to belong to a single functional subtype.…”

La douleur oculaire chronique : mieux la comprendre pour mieux la traiter

“…L'obtention d'images en haute résolution de la distribution tissulaire des neurones cornéens en microscopie à feuille de lumière (microscopie qui consiste à réaliser des coupes optiques d'un échantillon en l'illuminant par le côté avec une feuille de lumière) a permis de réaliser une reconstruction informatique en trois dimensions de leur somatotopie [7] (Figure 1). La population de neurones innervant la cornée représente seulement 1 à 5 % du nombre total de neurones présents dans le ganglion trigéminal [8,9], soit entre 150 et 200 cellules chez le rat et la souris. Chez l'homme, les neurones de la branche ophtalmique sont 10 à 20 fois moins représentés que les neurones des branches mandibulaire et maxillaire.…”

“…On distingue : -Les fibres A, faiblement myélinisées et de petit diamètre (1-5 μm) ; elles conduisent l'influx nerveux à une vitesse moyenne, entre 4 et 30 m/s. Ces fibres sensitives représentent environ 20 % de la population totale des fibres afférentes cornéennes [9,10]. Elles permettent la perception de la pression et de la température.…”

“…Le canal ionique mécanosensible Piezo2, a été récemment décrit comme un marqueur moléculaire de ces mécano-nocicepteurs cornéens (fibres A). L'ARNm de Piezo2 est détecté dans environ 30 % des neurones du ganglion trigéminal qui sont dépourvus de CGRP, de TRPV1 et de TRPM8 [9].…”