神经系统|诺贝尔生理学或医学奖出炉我国学者怎么看生理学|电信号|通道|研究|临床

冷和热，硬或软，疼痛、挤压……这些躯体感觉是如何被身体探测到，转化为电信号，通过神经系统传递给大脑的？北京时间10月4日17时30分， 2021年诺贝尔生理学或医学奖授予戴维·朱利叶斯和阿代姆·帕塔博蒂安，他们在各自独立的研究中发现了人体感知温度、压力及疼痛的分子机制，为与触觉相关的生理疾病研究提供了重要依据。
温度和压力怎样触发神经冲动
感知温度与触觉，这是人类维持生命、减少伤害的重要功能，其分子受体和相关机制发现的重要意义不言而喻。
“今年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了发现温度和触觉感受器的两位科学家，他们所确定的离子通道对许多生理过程都是重要的。 ”中国医学科学院基础医学研究所、北京协和医学院基础学院解剖与组胚学系主任马超教授介绍， “比如说，吃辣椒会让人觉得灼热，是因为TRPV1通道被辣椒素激活发出了电信号，通过神经系统向大脑传递热和痛的感觉。同样的，吃薄荷会让人觉得清凉，这是TRPM8通道在发挥作用。再比如，人们在拥抱时会感受到压力，这也是机械力激活PIEZO通道的结果。 ”
而这些有趣的发现，在朱利叶斯和帕塔博蒂安的研究开展之前，一度是关键的缺失环节。尽管人们找到了与视觉、嗅觉相关的分子受体，但温度和触觉是如何在神经系统内转化为电信号的，一直是未解之谜。
经过长期探索， 1997年，朱利叶斯率先在感受疼痛的神经元上，识别出辣椒素特异性受体分子TRPV1 。他发现，这一受体可以被辣椒素或43℃以上的高温激活，产生电信号，电信号沿神经系统上传至大脑，再被大脑解读为“疼痛感” 。在此基础上，朱利叶斯和帕塔博蒂安分别独立使用化学物质薄荷醇，识别出TRPM8 ，这是一种会被寒冷激活的受体。而这两种受体都是TRP通道的重要“成员” ，同时， TRP通道在温度感知中的功能也得到了进一步证实。后来，科学界还发现TRP通道家族更多的成员，包括“芥末感受器” TRPA1、会被百里香等香料激活的TRPA3等。
同样是经过大量研究，帕塔普蒂安和同事鉴定了72个候选基因，并从中找到了关键受力敏感基因，在此基础上鉴定出可以被机械力激活的离子通道，命名为PIEZO1 。 PIEZO这个词来源于希腊语中的“压力” 。接着，他们又找到了第二个离子通道PIEZO2 。后来，帕塔普蒂安团队和其他科学家证明了PIEZO2离子通道对触觉至关重要，同时在身体位置和运动感知方面发挥着关键作用。在进一步的研究中， PIEZO1和PIEZO2通道被证明可以调节其他重要的生理过程，包括血压、呼吸和膀胱控制。
“TRPV1、TRPM8和PIEZO1、PIEZO2等通道的突破性发现，让人们了解了热、冷和机械力如何触发神经冲动，使我们感知和适应周围的世界。 ”马超说。
让疼痛和瘙痒治疗更精准
值得关注的是， TRPV1通道与炎症相关的疼痛敏感反应有关，为疼痛疾病的治疗开辟了新的潜在途径。
“两位科学家的基础研究成果，对认知人体内在的基本功能有创新的突破，将为疼痛机制研究和临床各类疼痛治疗提供新的视角和灵感。 ”北京协和医院麻醉科主任黄宇光教授介绍， “炎性疼痛、神经病理学疼痛、术后疼痛以及慢性等都影响着广大患者生活质量，至今我们对疼痛机制仍有诸多的未知，临床上术后急性疼痛为何演变成了慢性疼痛？伤害性刺激引发的感受，为什么时而是疼痛时而却是瘙痒？神经病理性疼痛的众多临床表现如何解释和应对？在治疗对策和方案上仍有很大的探索空间。 ”