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作者:复旦大学附属华山医院 金尚霖 项蕾红
北京时间10月4日傍晚17时30分,2021年诺贝尔生理学或医学奖授予戴维·朱利叶斯(David Julius)和阿德姆·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)两名科学家,以表彰他们为发现温度与触觉感受器所作出的卓越贡献。
人类皮肤对周围环境也有细微的感知,可以分辨寒热温凉、压力振动,并对周遭环境做出相应的反应。
20世纪90年代后期,David Julius利用辣椒素识别出皮肤神经末梢的感受器(TRPV1),并发现该感受器能对热作出反应。除此以外,他还利用薄荷醇发现了另外一个寒冷反应的受体(TRPM8)。
图:David Julius 使用辣椒中的辣椒素来鉴定 TRPV1
而另一位科学家Ardem Patapoutian则利用压力敏感细胞,首次发现了一种对皮肤和内部器官的机械刺激作出反应的新型感受器(PIEZO1,PIEZO2),这为我们揭示了躯体感受最基础的来源。
图:Ardem Patapoutian使用培养的机械敏感细胞识别离子通道Piezo1、Piezo2
复旦大学附属华山医院皮肤科主任医师、教授项蕾红团队长期关注并聚焦于敏感性皮肤和TRPV1的前沿研究,他们将为大家解读2021年诺贝尔生理学或医学奖与日常生活的有趣连接以及TRPV1在医学领域中可能的应用场景。
相信大家都体会过吃辣椒时产生的“灼热感”,甚至切辣椒时,也会有“辣手”的感觉。与“酸、甜、苦、咸”不同,“辣”不是一种味道,而是一种刺激,这种刺激可以带来痛觉,并将这种痛觉传递给大脑。
对于“辣”的痛觉感受器几乎遍布于人体全身。可是,温度和机械刺激是如何转化为电脉冲,从而被我们的大脑所感知的呢?1997年,David Julius成功克隆出辣椒素特异性受体TRPV1,并在之后的一系列研究中揭示了TRPV1的信号传递过程。
人体细胞的外膜上存在离子通道受体,它们如同房屋里的门窗,通过开放和关闭影响细胞内外的离子进出。阴阳离子进出后可影响电位变化,达到一定水平后,将诱发动作电位(又称为神经冲动)。最终,神经冲动传递到大脑皮层,从而产生不同的感受。
图:皮肤上的机械感受器通过发送不同频率的动作电位来向大脑传达压力信息。感受器收到的压力越大,在单位时间内发出的电脉冲就越多。
毫无疑问,TRPV1是一项有趣的研究,并由此延伸出我们生活中密切相关的问题。
为什么我们吃辣后舌头会有火辣辣的感觉?
其实吃辣后口腔中的温度并非真的升高,而是因为TRPV1被辣椒素激活后,人体对温度感受的阈值降低,这时,即使饮用温度不到43℃的温水也会让人感觉被“烫”到。
为什么有些人吃完辣椒后会出现肚子疼、拉肚子,甚至菊花辣?
正如前文所言,TRPV1几乎存在于人体全身,包括胃肠道。当吃辣椒后,胃肠道细胞的TRPV1感受到辣椒素后,会加速肠道蠕动;并且辣椒素无法被肠道完全吸收,最终通过肛门排泄时会刺激到肛门黏膜皮肤,引起灼热感。
为什么有些人能吃辣,有些人不能吃辣?
因为每个人的TRPV1受到基因影响,会存在敏感程度差异,从而造成辣的感受差异。
有什么办法解辣吗?
辣椒素不溶于冰水,但在油脂中溶解度较高,可以通过喝牛奶、奶油冰激凌等解辣(这大概就是四川火锅必备油碟的原因);或者可以捏紧鼻孔,用口呼吸,降低舌头表面的温度,减少TRPV1进一步被激活的可能(这就是辣的直哈气)。
为什么吃辣后容易“上火”?
其实“上火”是一种民间俗语,科学来说,可以算是机体诱发的炎症反应。TRPV1激活后可影响细胞多种生物学活动,比如引起神经源性炎症。毫无疑问,疼痛和炎症正是提醒机体远离伤害。
“新的发现使生命更美好”
在诺贝尔生理学或医学奖的奖章上,刻着这样一句话,“新的发现使生命更美好”。毫无疑问,每一次的诺奖发现都为人类生命健康作出了巨大贡献。
今年的TRPV1研究为开发新的止痛药提供了研究基础。根据理论,如果能抑制TRPV1基因表达,或者生产TRPV1拮抗剂,则可以降低TRPV1的激活,从而达到缓解疼痛的效果。
有研究发现TRPV1被辣椒素激活后,细胞会基于自身保护的目的反馈性地关闭TRPV1,从而减少痛觉信号的产生,已有制药公司推出辣椒素反式异构体用于止痛治疗。
除此以外,我们的皮肤中存在TRPV1,激活后会加重皮肤敏感,引发皮肤灼热感、瘙痒感等不适症状,目前已有相关产品着力于拮抗TRPV1从而改善敏感性皮肤的症状。
感谢两位科学家的伟大发现,让我们更好地认识生命、感知世界。相信未来会有更多的相关研究,将为人类未来生活带来更多的可能性。
来源:复旦大学附属华山医院
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