揭开疼痛的另一面!同期两篇《细胞》:维持肠道健康,痛觉起到关键作用

▎药明康德内容团队编辑
2021年10月5日 , 伴随着诺贝尔生理学或医学奖的公布 , 一个名为TRPV1的受体迅速成为全球关注的焦点 。
TRPV1的发现始于DavidJulius教授在20多年前的研究 , 他想知道的是辣椒素为什么会让人产生灼烧感 。 后续的研究告诉我们 , 这个答案——TRPV1受体对人体的重要性超出了Julius教授最初的想象 。 它既是感受疼痛的离子通道蛋白 , 也是能被疼痛时的热量激活的热敏受体 。
TRPV1受体的发现在去年为Julius教授带来了科学界的至高荣誉 , 而在此之前 , TRPV1在医学领域的潜力已经受到广泛关注 。 其中一项 , 便是从中寻找缓解慢性疼痛的方法 。
此前的研究已经揭示 , 高表达TRPV1的痛觉感受器(TRPV1+nociceptor)可以被超过43℃的高温、酸性环境以及辣椒素刺激激活 , 通过分泌CGRP、substanceP等神经肽向中枢神经系统传递、调节痛觉 , 并整合各种疼痛信息 。
我们知道 , 疼痛对于帮助人类规避危险有着重要意义 , 但慢性疼痛也会带来痛苦 , 严重影响生活质量 。 其中 , 炎症性肠病(IBD)就是一类典型的慢性炎症疾病 。 这种疾病的病因尚不完全明确 , 其诱因则比较复杂 , 可能包括环境因素、遗传因素以及前两者导致免疫系统功能的紊乱 。 目前 , 尚未找到根治这种疾病的方法 。
因此 , 进一步了解炎症性肠道疾病的发病病理 , 对于开发新型治疗有着重要作用 。 “腹痛是炎症性肠病的主要临床症状之一 , 因此我们想解决的科学问题是:除了感受疼痛 , TRPV1+痛觉感受器在肠道炎症中还有什么作用?于是 , 这成为我作为博士后加入DavidArtis教授实验室后的第一个研究课题 。 ”张雯博士介绍道 。
在一篇发表于《细胞》杂志的最新论文中 , 美国康奈尔大学威尔康奈尔医学院DavidArtis实验室团队(张雯博士为第一作者)首次揭示了痛觉感受器TRPV1+通过调控肠道菌群 , 抑制了肠道炎症、对肠道组织起到关键的保护作用 。
揭开疼痛的另一面!同期两篇《细胞》:维持肠道健康,痛觉起到关键作用
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为了明确TRPV1+痛觉感受器与肠道损伤的潜在关联 , 研究团队在小鼠模型中分别检验了TRPV1+痛觉感受器受到抑制及被清除时肠炎损伤的情况 。 结果 , 无论是通过神经生物学、化学遗传手段暂时性抑制痛觉感受器的活性与功能 , 还是利用天然毒素永久清除痛觉感受器 , 都会导致小鼠对肠炎损伤产生更高的易感性 。
TRPV1+痛觉感受器对肠道的保护作用得到了确认 , 下一个目标自然是寻找这种保护作用的机制 。 为此 , 研究团队将目光投向肠道菌群 。 一系列研究已经指出 , 肠道微生物与免疫系统、神经系统相互作用 , 并且参与调节多种炎症疾病与神经系统疾病 。
因此研究团队猜测 , TRPV1+痛觉感受器可能会对肠道菌群造成影响 , 从而扰乱肠道菌群稳态 。
揭开疼痛的另一面!同期两篇《细胞》:维持肠道健康,痛觉起到关键作用
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▲研究示意图(图片来源:参考资料[1])
通过一系列免疫学分析和微生物学高通量测序研究 , 研究团队发现在痛觉感受器被抑制或清除的小鼠中 , 肠道菌群的组成发生了明显的变化 。 而将这些小鼠的肠道菌群移植至无菌小鼠体内 , 后者同样对肠炎损伤产生了更高的易感性 。
因此 , 从这些发生了变化的肠道菌群组成中 , 或许就能筛选出真正影响肠道炎症反应的微生物种类 。
为此 , 研究团队分别用万古霉素(优先清除革兰氏阳性菌)和新霉素(优先清除革兰氏阴性菌)这两种抗生素来处理小鼠模型 , 结果使用新霉素的小鼠对肠炎损伤的易感性增强 , 说明革兰氏阳性菌(Gram+)的失调是导致小鼠肠炎损伤易感性增强的重要原因 。 接下来 , 他们还发现单一的革兰氏阳性菌物种——梭状芽孢杆菌属(Clostridiumspp.)也足以造成相同的影响 。