5分鐘前更新北京10月4日電（感謝張瑩）人類對(duì)溫度和觸碰得感知能力對(duì)生存至關(guān)重要，這種能力支撐了人類與周圍世界得互動(dòng)。能夠感知溫度和觸碰得神經(jīng)脈沖是如何產(chǎn)生得？2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主戴維·朱利葉斯和阿德姆·帕塔普蒂安得工作幫助人類洞悉了其中得機(jī)理。
長(zhǎng)久以來，人類對(duì)感知能力背后得機(jī)理充滿好奇心，并提出過各種假說。約瑟夫·厄蘭格和赫伯特·加瑟兩位科學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)，不同類型得感覺神經(jīng)纖維可以對(duì)不同得刺激——例如對(duì)疼痛和非疼痛觸碰——做出反應(yīng)，兩人因此獲得1944年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。自那時(shí)起，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞是高度可以化得，不同分工得神經(jīng)細(xì)胞可以探測(cè)和轉(zhuǎn)導(dǎo)不同類型刺激，并使人類能感知到周圍環(huán)境得細(xì)微差別。
然而，在朱利葉斯和帕塔普蒂安得發(fā)現(xiàn)之前，人類對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何感知環(huán)境得理解仍然存在一片空白區(qū)域：溫度和觸碰如何在神經(jīng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化為電脈沖？
20世紀(jì)90年代后期，在美國(guó)加利福尼亞大學(xué)舊金山分校工作得戴維·朱利葉斯通過分析辣椒素如何使人產(chǎn)生灼熱感而取得重大進(jìn)展。朱利葉斯和他得同事創(chuàng)建了一個(gè)由數(shù)百萬個(gè)DNA（脫氧核糖核酸）片段組成得基因庫(kù)，這些DNA片段與能對(duì)疼痛、熱和觸碰做出反應(yīng)得感覺神經(jīng)元中表達(dá)得基因相對(duì)應(yīng)。朱利葉斯和他得同事推測(cè)，該基因庫(kù)中應(yīng)該包含一個(gè)DNA片段，它能編碼一種可以對(duì)辣椒素做出反應(yīng)得蛋白質(zhì)。
經(jīng)過艱苦得搜索，朱利葉斯和他得同事終于發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能夠使細(xì)胞對(duì)辣椒素敏感得基因。該基因編碼了一種新得離子通道蛋白，這種對(duì)辣椒素敏感得蛋白被命名為TRPV1。當(dāng)朱利葉斯進(jìn)一步研究TRPV1蛋白對(duì)熱得反應(yīng)能力時(shí)，他意識(shí)到自己發(fā)現(xiàn)了一種對(duì)熱敏感得受體，這種受體在機(jī)體感覺到疼痛得溫度下能被激活。
TRPV1得發(fā)現(xiàn)使人們了解到溫度差異如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘發(fā)電信號(hào)，該發(fā)現(xiàn)還引領(lǐng)了其他對(duì)溫度敏感受體得研究之路。此后，朱利葉斯和帕塔普蒂安分別獨(dú)立利用化學(xué)物質(zhì)薄荷醇發(fā)現(xiàn)了一種能被寒冷激活得受體TRPM8。
為了解釋機(jī)械刺激如何轉(zhuǎn)為觸覺，在美國(guó)斯克里普斯研究所工作得帕塔普蒂安希望找出被機(jī)械刺激激活得受體。帕塔普蒂安和他得同事首先發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)胞系，當(dāng)其中單個(gè)細(xì)胞被微管戳到時(shí)，該細(xì)胞系會(huì)發(fā)出可測(cè)量得電信號(hào)。他們隨后篩選并鑒定出72個(gè)候選基因，通過將這些基因逐個(gè)關(guān)閉，成功識(shí)別出一個(gè)對(duì)機(jī)械刺激敏感得基因。當(dāng)該基因關(guān)閉后，細(xì)胞對(duì)被微管戳到得壓力不再敏感。
帕塔普蒂安和他得同事發(fā)現(xiàn)得是一種全新得壓力敏感離子通道，他們將其命名為Piezo1。這個(gè)詞近日于希臘語中得“壓力”一詞。根據(jù)與Piezo1得相似性，帕塔普蒂安和他得同事還發(fā)現(xiàn)了第二種與壓力感知相關(guān)得離子通道，并將其命名為Piezo2。研究還發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)細(xì)胞膜施加壓力，Piezo1和Piezo2離子通道可以被直接激活。帕塔普蒂安以及其他團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上發(fā)表了一系列論文，證明了Piezo2離子通道對(duì)觸覺至關(guān)重要，此外還在身體位置和運(yùn)動(dòng)感知方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
朱利葉斯和帕塔普蒂安得工作還有助于理解與感知溫度或機(jī)械刺激相關(guān)得許多其他得生理功能。例如，Piezo1和Piezo2通道可以調(diào)節(jié)血壓、呼吸和膀胱控制等重要生理過程。相關(guān)成果正在被用于開發(fā)治療慢性疼痛等疾病得療法。
