详解2021诺贝尔奖:揭开人体感知冷热疼痛的秘密

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2021年诺贝尔生理学/医学奖揭晓:David Julius 和 Ardem Patapoutian 两人获奖,获奖理由:“发现温度和触觉感受器”。

人体皮肤和内部器官都有感知能力,最先接触到外界压力的是细胞膜上的(钙)离子通道。钙信号在细胞生命活动中发挥着重要的作用。细胞内钙离子水平即使是轻微的改变,也可被钙感受蛋白的分子精确地捕捉到,继而引发特定的生理学效应。神经细胞细胞膜外的钙离子浓度,通常比细胞内高。当这些“发现温度和触觉感受器”受到外界刺激,就会引发细胞膜上的(钙)离子通道打开,让钙离子进入细胞,从而产生神经信号并且把信号向中枢神经系统传递。

Julius是利用辣椒素在感受疼痛的神经元上识别出了受体分子TRPV1(钙)离子通道受体,它们位于皮肤的细胞膜上,一旦碰到高温和辣椒素等外界压力,就会被激活打开通道,让带电(钙)离子流入细胞,产生神经冲动。他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的潜在途径。

Julius和Patapoutian还分别独立确认了TRPM8是一种会对薄荷醇和寒冷产生反应的分子。他们俩的共同贡献是发现了TRP离子通道家族,是理解触觉和痛觉的分子基础的一个里程碑。

Patapoutian利用压力敏感细胞发现了两个新的(钙)离子通道,它们会被机械压力(用细棒轻轻戳)激活,引发钙离子等进入细胞,产生电活动。这两个离子通道被命名为PIEZO1和PIEZO2。“piezi”在希腊语中意为“压力”。这项突破同样开启了一片全新的领域,让人们逐渐认识这些(钙)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。本体感觉是指我们感知身体在空间中位置的能力。这种感觉让我们能够站立和行走,甚至闭上眼睛或蒙上眼睛后依旧能行走自如,它依赖的是那些向大脑发出肌肉伸展信号的神经元。

评奖委员会表示,TRP通道是人体感知温度的核心,Piezo通道赋予我们触觉和感知身体位置和运动的能力,TRP和Piezo通道都调控包括钙在内的阳离子的流动以使人体感测温度或机械刺激。这一发现,在医学和药物方面发展都是具有重大意义。

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