長江雲

為什麼會辣得嘴疼?今年首個諾獎頒給他們,或為止痛找到新方法

2021-10-05 11:38:23 
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北京時間昨天下午5點34分,瑞典卡羅琳醫學院宣佈,將2021年諾貝爾生理學或醫學獎授予戴維·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安兩名科學家,以表彰他們在發現温度與觸覺“感受器”方面所做出的貢獻,兩位獲獎者將分享1000萬瑞典克朗獎金(約合736萬元人民幣)。

戴維·朱利葉斯(David Julius)是美國生理學家。他是加利福尼亞大學舊金山分校教授,曾獲邵逸夫生命科學及醫學獎。

阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian),亞美尼亞裔,分子生物學家和神經學家,在美國加利福尼亞州拉霍亞斯克裏普斯研究所。

戴維·朱利葉斯利用辣椒素(一種來自辣椒的刺激性化合物,可引起灼熱感)來識別皮膚神經末梢中對熱有反應的傳感器。

阿登·帕塔普蒂安使用壓敏細胞發現了一類新型傳感器,可以對皮膚和內部器官中的機械刺激作出反應。這些突破性發現啓動了密集的研究活動,使得我們對神經系統如何感知熱、冷和機械刺激的理解迅速增加。

圖片來源:央視新聞

我們如何感知世界?

為什麼吃辣嘴巴疼、菊花也疼?

從神經層面來看,感知外界刺激的分子受體是人類五大感官系統的生物學基礎。其運作過程可以通俗地理解成“接受刺激,傳遞信號,大腦接收並做出反應”。這個過程需要一類被稱為感受器的結構的幫助。它們在特定情況下會被激活。這就像鎖需要特定鑰匙才能打開一樣。

大量科學研究很早就發現了與視覺、嗅覺相關的分子受體。“但在朱利葉斯和帕塔普蒂安之前,我們的理解始終包含一個根本的未解之謎:温度刺激和機械刺激是如何在神經系統內轉化為電信號的?”瑞典卡羅琳醫學院表示。

外部環境刺激(如高温和壓力)激活感覺神經膜上的離子通道受體,產生電脈衝,電信號通過背根神經節(DRG)到達大腦的感覺區域。| 圖片來源:kavliprize.org

微信公眾號“原理”解釋,提到辣的東西,我們都會有一種“熱”的感覺,紅辣椒會讓你嘴巴感覺灼燒,吃完辣椒第二天“身體末端”很有可能也會經歷火辣辣地疼。神奇的是,還有一些東西會讓我們覺得“冷”,比如薄荷。

1997年,朱利葉斯率先在感受疼痛的神經元上,識別出辣椒素特異性受體分子TRPV1。他證明這是一個熱敏受體,可以被辣椒素或43℃以上的物理高温激活,產生電信號。信號沿傷害性傳入神經系統上傳至大腦。大腦將之解讀為“疼痛”的刺激感。所以,辣覺被科學地定義為痛覺。

朱利葉斯證實,TRPV1廣泛地分佈在人類身上。這就解釋了為何辛辣食物進出身體時,上下都會有灼熱感。

在TRPV1基礎上,TRP通道在温度感知中的作用被進一步確認。朱利葉斯和帕塔博蒂安獨立使用化學物質薄荷醇,識別出TRPM8受體,這是一種會被寒冷激活的受體。

TRP通道作為熱感受器。| 圖片來源:kavliprize.org

科學界還發現TRP通道更多的家族成員,包括“芥末感受器”TRPA1、會被百里香等香料激活的TRPA3等。

阿登·帕塔普蒂安和同事識別出了一個基因,在進一步的研究中,該基因的通道被證明可以調節血壓、呼吸和膀胱控制等生理過程。

諾獎首度“花落”疼痛領域

或為止痛找到新方法

我國相關基礎研究、醫學研究領域的專家解讀:“諾獎首度‘花落’疼痛領域,是醫學文明的重要里程碑。麻醉領域中,鎮痛、鎮靜和肌松是三大要素,諾獎正是對於‘鎮痛’發展的高度肯定。兩位科學家的研究將為解決多種疼痛藥物靶點、乃至人工智能模仿觸感等帶來啓示。”

機體與外界接觸有五種感官——視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺,兩位諾獎科學家研究的是可以更近距離認識世界的“軀體感”(觸覺),並在各自獨立研究領域發現了人體感知温度、壓力及疼痛的分子機制,為與觸覺相關的生理疾病研究提供重要依據。

復旦大學腦科學研究院研究員韓清見介紹,自己研究小兒自閉症會有痛覺缺損,基礎研究進一步發現,也與TRPV1有關。此外急性瘙癢(如尋麻疹患者等),原因是機體組胺激活了TRPV1通道,導致瘙癢症狀。

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百年諾貝爾生理學或醫學獎

亦是一部人類與疾病的“戰鬥史”

諾貝爾生理學或醫學獎於1901年首次頒發,至今已走過120個年頭。

多年來,該獎項得主潛心研究、不斷探索,尋找着對抗疾病和死亡的新方法,造福全人類。這個獎項,亦是一部人類與疾病的“戰鬥史”。

如今,糖尿病已是一種常見的內分泌代謝疾病,但在二十世紀之前,它曾被看作“不治之症”。

直到1921年,弗雷德裏克·班廷及其同事從狗的體內分離出消耗糖所需的活性物質,並把這種物質注入一條患有糖尿病、瀕臨死亡的狗,這條狗的病情很快出現好轉。這種物質正是胰島素,無數的糖尿病患者因此過上正常生活。

班廷則獲得了1923年的生理學或醫學獎,當時年僅32歲的他,成為迄今為止該獎項的最年輕得主。

青黴素的發現,同樣意義重大,這讓人類不再恐懼細菌感染,平均壽命得以顯著延長。亞歷山大·弗萊明等人,因此獲得1945年的諾貝爾獎。

屠呦呦。

除此之外,最為中國人熟知的,是中國科學家屠呦呦從中藥中分離出抗瘧藥物青蒿素,因而獲得2015年諾貝爾獎,以此為基礎的瘧疾療法,拯救了數百萬人的生命。

過去5年諾貝爾生理學或醫學獎得主名單

2020年

美國和英國科學家Harvey J.Alter,Michael Houghton,Charles M.Rice獲獎,以表彰其“發現丙型肝炎病毒”。

2019年

美英三位科學家William G.Kaelin Jr,Sir Peter J.Ratcliffe和Gregg L.Semenza獲獎,獲獎理由是“發現了細胞如何感知和適應氧氣的可用性”。

2018年

美國科學家James P.Allision和日本科學家Tasuku Honjo獲獎,獲獎理由是“發現了抑制負面免疫調節的癌症療法”。

2017年

三位美國科學家Jeffrey C.Hall,Michael Rosbash和Michael W.Young獲獎,以表彰其“生物節律的分子機制方面的發現”。

2016年

日本科學家Yoshinori Ohsumi獲獎,獲獎理由是“發現了細胞自噬機制。”

(來源:綜合新華社、中新社、澎湃新聞、上觀新聞報道等  責任編輯 彭雲鶴)

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