塔普蒂安|为什么吃辣椒热、吃薄荷凉?研究者拿了诺奖

北京时间10月4日17时30分 , 2021年诺贝尔生理学或医学奖正式揭晓 。
今年的诺贝尔生理学或医学奖授予两位美国生理学家戴维·朱利叶斯和阿德姆·帕塔普蒂安 , 以表彰他们在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 。 两位获奖者将分享1000万瑞典克朗奖金(约合人民币760万元) 。 诺奖委员会指出 , 这两位诺奖得主的突破性贡献 , 不仅让我们知道人体如何感知冷热、感知触觉 , 后续的研究还将被用于开发多种治疗疾病的药物 , 有助于治疗神经疼痛 , 解决困扰人体的疼痛难题 。
朱利叶斯的研究
为治疗癌症疼痛开辟新途
也有助于研制新的止痛药
大家都有这样的感觉:将薄荷糖含在嘴里 , 很快就会感到一阵清凉;吃完麻辣火锅后 , 嘴巴会迅速感到一阵灼热 , 第二天排泄时还会感到火辣辣的痛 。 但是这种机制在人体神经系统里到底是如何运作的呢?
早先 , 一些科学研究表明 , 在辣椒素和高温的刺激下 , 一部分感觉神经元变得活跃 , 但关于其作用的具体机制一直存在争议 。 直到1997年 , 朱利叶斯在感受疼痛的神经元上识别出了受体分子TRPV1 , 并证明它能被高温和辣椒素激活 , 才揭开了答案 。
朱利叶斯发现 , TRPV1属于一个离子通道家族 , 它位于细胞膜上 , 一旦激活就会打开 , 让带电离子(如钠和钙)流入细胞 。 而TRPV1广泛地分布在我们身上 , 这就是为什么辛辣的食物在进出身体的过程中都会带来灼热感觉 。 朱利叶斯也发现了薄荷醇能激活神经系统中对冷反应的感觉受体 。
TRPV1是第一个在脊椎动物身上被确认生理功能的TRP通道 , 是理解触觉和痛觉的分子基础的一个里程碑 。 因为朱利叶斯的发现 , 后续科学家也认识了更多家族成员 , 比如“芥末感受器”TRPA1、会被百里香等香料激活的TRPA3等等 。
朱利叶斯的进一步研究还揭示了TRPV1与炎症相关的疼痛敏感反应有关 , 这为癌症疼痛和其他疾病的治疗开辟了新途径 , 让我们在制造止痛药方面开启全新可能性 。
帕塔普蒂安的研究
揭示人类的压力感觉机制
将引领神经科学领域变革
与朱利叶斯不一样的是 , 帕塔普蒂安选择另外一个方向——研究人的本体对压力的感觉机制 。
大部分人都有本体感觉的能力 , 这是人类感知身体在空间中位置的能力 。 这种感觉可以让人类能够站立和行走 , 甚至闭上眼睛后依旧行走自如 , 依赖的是那些向大脑发出肌肉伸展信号的神经元 。
2010年 , 帕塔普蒂安的团队发现了两个新的离子通道 , 它们会被机械压力(用细棒轻轻戳)激活 , 产生电活动 。 这两个离子通道被命名为PIEZO1和PIEZO2 。 这个名字来自希腊语“压力” 。
这项突破开启了一片全新的领域 , 让人们逐渐认识这些离子通道在触觉、疼痛、血压调节和本体感觉等各方面压力感知中的作用 , 引领神经科学领域的一场变革 。
帕塔普蒂安的团队和其他研究已经证明 , PIEZO2是本体感觉相关的关键分子 。 缺乏PIEZO2的人 , 在黑暗中站立和行走都有困难 。 帕塔普蒂安近期研究还发现 , PIEZO1在控制红细胞体积中会发挥作用 , 另外 , PIEZO1基因的变异还可以防止疟原虫感染 。
帕塔普蒂安表示 , 曾经很长一段时间研究进展缓慢 , 他甚至还想过转行 , 但最终还是坚持了下来 。
二人曾被授予2020年科维理神经科学奖 。 科维理神经科学奖评审委员会主席克里斯汀·沃尔霍夫表示:“他们的独立发现正在彻底改变我们对于感觉探测的认知 , 并将对解决全球健康和疾病问题产生深远影响 。 ”