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今年的诺贝尔生理学或医学奖“爆冷门”,研究辣椒也可以获奖?

前瞻网    2021-10-08 15:06

 

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之前有人猜测,由于新冠疫情席卷全球,新冠疫苗的发明或许能够收获诺贝尔医学奖。但就在10月4日,诺贝尔生理学或医学奖揭晓,这一荣誉授予美国研究者大卫·朱利叶斯(David Julius)和阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)。这两位科学家因为在“发现温度和触觉受体”方面的突破性成就而获奖。

人们通过感知热、冷或触感与世界互动,这也是人类生存必备技能。人们对此已习以为常,而科学家通过对神经冲动的研究,深入了解了这一反应机制。

在朱利叶斯和帕塔普蒂安的研究开展之前,尽管人们找到了与视觉、嗅觉相关的分子受体,但温度和触觉是如何在神经系统内转化为电信号的,一直是未解之谜。

经过长期探索,1997年,朱利叶斯率先在感受疼痛的神经元上,识别出辣椒素特异性受体分子TRPV1。他发现,这一受体可以被辣椒素或43摄氏度以上的高温激活,产生电信号,电信号沿神经系统上传至大脑,再被大脑解读为“疼痛感”。在此基础上,朱利叶斯和帕塔普蒂安分别独立使用化学物质薄荷醇,识别出TRPM8,这是一种会被寒冷激活的受体。而这两种受体都是TRP通道的重要成员,同时,TRP通道在温度感知中的功能也得到了进一步证实。后来,科学界发现了TRP通道家族更多的成员,包括“芥末感受器”TRPA1、会被百里香等香料激活的TRPA3等。

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(上图中,朱利叶斯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。确定了其他相关的离子通道,帮助我们了解不同的温度如何在神经系统中诱导电信号。)

经过大量研究,帕塔普蒂安和同事鉴定了72个候选基因,并从中找到了关键受力敏感基因,在此基础上鉴定出可以被机械力激活的离子通道PIEZO1。PIEZO这个词来源于希腊语中的“压力”。接着,他们又找到了第二个离子通道PIEZO2。后来,帕塔普蒂安团队和其他科学家证明了PIEZO2离子通道对触觉至关重要,同时在身体位置和运动感知方面发挥着关键作用。在进一步的研究中,PIEZO1和PIEZO2通道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。

对人类和医学的意义

这些突破性的发现促进了我们对神经系统如何感知热、冷和机械刺激的理解。两位获奖者在我们对感官与环境之间复杂相互作用的理解中发现了关键的缺失环节。

由朱利叶斯和帕塔普蒂安的发现而引发的科学研究正紧锣密鼓地展开,科学家们正专注于阐明它们在各种生理过程中的功能。其研究识别出的离子通道对认识许多生理过程和疾病状况都很重要。科学家正在研究各种疾病的治疗方法,包括瘙痒和糖尿病患者的外周神经病变引起的慢性疼痛等。

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责任编辑: 4150ZYN

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