天目新闻 “发现温度和触觉感受”为啥能获诺贝尔奖？临床医生：或为止痛找到新方法

文章来源：天目新闻   2021年10月4日

北京时间10月4日17时30分，2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。

来自美国旧金山加利福尼亚大学的大卫·朱利叶斯（ David Julius ）和美国斯克利普斯研究所的阿登·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）获奖，以表彰他们在“发现温度和触觉感受器”方面作出的贡献。两位获奖者将分享1000万瑞典克朗奖金（约合736万元人民币）。

2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者画像

据诺贝尔奖官网消息，大卫朱利叶斯利用辣椒素（一种来自辣椒的刺激性化合物，可引起灼热感）来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器。阿登·帕塔普蒂安使用压敏细胞发现了一类新型传感器，可以对皮肤和内部器官中的机械刺激做出反应。

如何理解温度和触觉感受器？这些发现对人类而言有什么作用？这些发现能否转化于临床？围绕今年的诺贝尔生理学或医学奖结果，天目新闻记者采访了浙江大学医学院附属邵逸夫医院皮肤科程浩主任医师和神经内科邵宇权主任医师。

我们如何感知世界？

两名科学家发现了生物感知热、冷和机械力的分子基础

“今年的诺贝尔奖获得者揭示了我们的神经系统感知热、冷和触摸背后的机制。”浙江大学医学院附属邵逸夫医院皮肤科主任程浩说，搞清楚机制就可能帮助一些因为神经系统受损导致的病变或疼痛找到相应的对策。

我们感知热、冷和触觉的能力对于生存至关重要，并且是我们与周围世界互动的基础。在日常生活中，我们认为这些感觉是理所当然的，但是神经冲动是如何启动，并可以感知温度和压力的？

在很长一段时间内，科学家们猜测，神经细胞对不同刺激的不同响应，很可能依赖于细胞膜上的离子通道受体。

上个世纪90年代末期，美国生理学家大卫·朱利叶斯经过艰苦的搜索，确定了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因。进一步的实验表明，鉴定出的基因编码了一种新的离子通道蛋白，这种新发现的辣椒素受体后来被命名为 TRPV1。他还发现该受体可以被43℃以上的物理高温激活。

David Julius 使用辣椒中的辣椒素来鉴定 TRPV1，这是一种由热痛激活的离子通道。（图片来自诺贝尔奖官网）

这一伟大的发现，首次呈现了离子通道受体在物理化学刺激间的信号转导作用，即辣椒素等天然化学物质刺激与温度等物理刺激，可通过细胞膜上TRPV1通道统一转化为电信号，从分子层面为我们展现了躯体感受认知的最基础的来源，更新了人们对躯体感受的认知。

随后，大卫·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安各自独立地使用化学物质薄荷醇来识别 TRPM8——一种被证明会被寒冷激活的受体。

尽管感受温度的机制在科学家们的探索下逐渐明晰，但是机械性刺激能如何转换成触觉和压力，仍然是个不解之谜。之前，研究者们已经发现了细菌里的机械性感受器，但脊椎动物中的机制却始终没有得到阐明。阿登·帕塔普蒂安教授决心在这一领域上做出突破。

他和合作者首先发现了能够在被微针穿刺时释放电信号的细胞系，推测能被机械性外力刺激的受体是离子通道，接下来他们一共筛选出72种编码受体的候选基因，然后挨个对其进行激活，用于找到真正和机械性感受相关的基因。在大量的工作后，阿登·帕塔普蒂安教授和同事终于找到了他们的答案：这个基因被沉默时，会使得细胞不再对微针的刺激具备敏感度。

这意味着，一种全新的、完全未知的机械敏感离子通道已被发现，它被命名为iPiezo1，是希腊语中压力的意思。通过与Piezo1的相似性比对，第二个相关基因也被发现了，被命名为Piezo2。

Patapoutian 使用培养的机械敏感细胞来识别由机械力激活的离子通道（图片来自诺贝尔奖官网）

阿登·帕塔普蒂安教授的突破性发现带来了一系列论文，证明 Piezo2 离子通道对触觉至关重要。此外，Piezo2 被证明在至关重要的身体位置和运动感知中发挥关键作用，称为本体感觉。在进一步的工作中，Piezo1 和 Piezo2 通道已被证明可以调节其他重要的生理过程，包括血压、呼吸和膀胱控制。

今年诺贝尔奖获得者的开创性发现解释了热、冷和触摸如何在我们的神经系统中启动信号（图片来自诺贝尔奖官网）

疼痛仍是医学界面临的一道难题

诺奖获得者的研究有望导向新的止痛方法

TRP 通道是人体感知温度的核心，Piezo2 通道赋予我们触觉和感知身体位置和运动的能力，TRP 和 Piezo 通道也有助于许多额外的感测温度或机械刺激的生理功能。

目前，还有很多正在进行中的研究侧重于阐明这些通道在各种生理过程中的功能，这些知识被用于开发多种疾病的治疗方法，包括慢性疼痛。

程浩主任告诉记者，在皮肤科，就有一种止痛药和辣椒素有关。这种辣椒素软膏常被开给皮肤局部神经痛的患者。它可以促进血液循环，改善外周神经病变部位的组织代谢和营养供给，从而减轻局部的疼痛。“科学家们的研究都非常有意义。这些机制的阐明，除了能让人类对自身的感觉更为了解以外，对于相关疾病的治疗，更提供了理论支持，未来或许会有更多的药物被研发出来。”

浙江大学医学院附属邵逸夫医院神经内科邵宇权主任医师说，此次诺奖获得者的发现和研究意味着人们对疼痛的认识越来越深入，每一种痛觉都有相应的受体来感受。

在临床上，常见的神经痛有糖尿病周围神经病变引起的疼痛、三叉神经痛和带状疱疹后神经痛，以及化疗药物引起的周围神经痛。邵宇权主任医师经常碰到被这些神经痛折磨得痛不欲生的病人，有的人甚至产生了轻生的念头。

对于这些神经痛，目前采用的治疗手段主要为药物治疗，比如口服钙离子通道调节剂、钠离子通道抑制剂等，或者采用脊髓神经电刺激，达到止痛的目的，也会通过手术切断神经，以及物理疗法、心理治疗帮助病人减轻疼痛。

然而，治疗疼痛在医学上仍然是一道难题。“VAS疼痛评分标准将疼痛从0-10分为十一级：0是代表没有疼痛，10代表最大的疼痛。如果一名患者疼痛为7分，经过治疗下降30%，也就是达到5分，意味着有效，下降50%则代表显著有效。但现状是，三分之二的患者达到有效或显著有效，仍有三分之一的患者不能因为治疗缓解疼痛。”邵宇权主任医师说。

两位诺奖获得者的发现不仅加深了人们对于感觉的了解，后续的研究也被用于开发多种治疗疾病的药物。“找到发病机制，就有治疗的靶点，就可能对神经痛的患者有临床突破。相信在不久的将来，科学家们的研究可以导向新的止痛药，造福于临床。”