為啥吃辣椒屁股會感到辣?今年的諾獎就是告訴你這個

醫護多 發佈 2021-10-05T03:24:31+00:00

北京時間10月4日,諾貝爾生理學或醫學獎獎揭曉。兩名美國人蟾宮折桂。更通俗狹義的說就是人為何知道痛?

昨天,一件世界性新聞被刷屏。

北京時間10月4日,諾貝爾生理學或醫學獎獎揭曉。

兩名美國人蟾宮折桂。

一位是生理學家David Julies;另一位是神經科學家Ardem Patapoutian。

獲獎理由是他們發現了溫度覺和觸覺的受體。

什麼意思呢?

就是人體如何感受到溫度和機械刺激的。更通俗狹義的說就是人為何知道痛?

用專業術語來講,就是神經系統如何將溫度和機械刺激在人體中轉化為生物電脈衝,神經衝動又是如何啟動感知溫度和壓力的?

這得益於人體的感受器。

感受器是我們感知世界的基礎,能夠讓我們接收內外部的環境信息。所以,有些感受器,比如觸覺,就是第一個在子宮內發揮作用的胎兒感覺。

除了觸覺,在人體的體表和內臟等地方還分布著許多溫度化學感受器,起著瞬時受體電位通道的作用。當它們受到冷熱刺激時,就會產生神經衝動並發出脈衝信號給大腦,讓人感受到寒熱炎涼,冷暖四季。

佛教中講五識,我們講五感的視、聽,觸、味,都是緣於這些感受器誘惑著我們跟著感覺走。但是,這背後的機理,千百年來卻無人參破。

人類一直理所當然的認為這是上天賜予我們與生俱來的能力,很少有人想過我們的大腦是如何接受這五識或五感的。

作為生命重要特徵之一,這些神經電信號是如何把外界的刺激轉換成大腦可識別的信號的,在他們兩人未出現之,成為了造物之謎,誰也不清楚此間奧妙,沒有人能從分子水平具體解釋溫度和壓力等物理屬性是如何被探測並編碼為大腦可處理的電信號,從而對外界的刺激有所響應的。

感受器就像遙感紅外線,是人生存之必需。沒有它們,我們就會受傷,甚至喪失生命。

比如糖尿病患者末梢神經病變後,就會導致一些神經傳導不敏感,四肢末端很容易被燙傷或凍傷,甚至組織出現感染都不自知。

感受器我們雖然看不見,但是無時無刻不在保護著我們的肌體,所以,諾貝爾委員會才說:在我們的日常生活中,我們認為這些感覺是理所當然的,但神經衝動是如何啟動的,從而可以感知溫度和壓力?今年的諾貝爾獎獲得者已經解決了這個問題。他們的工作,不僅讓我們理解身體如何感知這個世界,更為我們帶來了多款治療疼痛的藥物,造福人類。

那麼,人到底是怎樣感知溫度、壓力和痛覺的呢?

如果將感覺傳導過程像拆解手機一樣拆解一下,可以分為以下幾步:

第一步:接受外界的刺激;

第二步:將外界刺激轉換成為神經信號;

第三步:傳遞到大腦或神經系統其他部位;

第四步:神經系統針對外界信號作出反應。

那麼,具體到底是怎麼完成這幾個步驟轉化的呢?

首先,Ardem Patapoutian的團隊在研究中發現了兩個能夠被機械壓力激活,產生電活動的離子通道PIEZO1 和 PIEZO2。PIEZO來源於希臘語「壓力」的意思,它是哺乳動物體內壓力感應的必需基因,在觸覺、疼痛、血壓調節和本體感覺等方面發揮重要作用,一旦缺失就會導致細胞失去壓力感應的能力。

PIEZO重要到什麼程度?

它甚至能通過血管和肺部的神經末梢感知壓力,影響紅細胞體積、血管生理,引發多種人類遺傳疾病。

由此可見,PIEZO的發現,不僅是打開了力學生物學的大門,也對未來解決人類健康和疾病問題產生深遠的不可估量的影響。

說完壓力感知系統,下面再來說說痛覺熱覺感知系統。

痛、熱的解密和我們吃的麻辣火鍋密不可分。我們吃火鍋時最主要的感覺就是麻辣。

麻辣是我們常見的兩個感覺,但實際上麻是震動,而辣是痛覺,這與常見的味覺並不一樣,辣並不是一種味覺,而是一種「熱」和「痛」的複合感受。David Julies在研究中發現了我們所感知的辣味,就是來源於辣椒素。

那麼,辣椒素是如何觸發痛覺神經元的呢?

為了解答這個問題,David Julius創建了一個包含數百萬個DNA片段的資料庫,這些DNA片段對應的是在感覺神經元中表達的基因,它們可以對疼痛、熱、觸覺作出反應。經過一番大海撈針式的查找,這個對辣的感受基因終於被找到了。

這個基因能編碼一種全新的離子通道蛋白:TRPV1。這個蛋白質不僅能感受到辣,還能感覺到熱。繼續按圖索驥,後來David Julius又找到了感受冷的蛋白TRPM8,以及一系列的離子通道,這些通道會在不同溫度下被激活,於是,人類感知溫度的能力就這樣被他揭開了千年的面紗。

面紗之下是一副怎樣的臉龐呢?

本質上來說,人體對於各個體徵的調控,就是對於物理和化學系統的利用。當物理信號足夠明顯或者化學物質在細胞膜內外濃度差異足夠大,其帶來的電荷量改變會以電信號的形式,通過神經元快速傳導到發揮指揮官作用的中樞系統。接收到這個信號的中樞系統進行信息的整合與處理,從而判斷出在當下環境,人體應該採取的應對措施。

這還不是全貌,重點的是在後面。

David Julius在實驗中進一步發現,對於缺乏TRPV1的突變型小鼠,其熱敏感性降低,並且炎性和癌性疼痛明顯減輕。這一發現讓他們鑑定出了一個離子通道蛋白家族,其家族成員們參與了對特定範圍內的高低溫的感測以及對可能導致衰弱性疼痛的刺激物和炎症過程的感測。在其他實驗中,他更跨越的確認了這些通道是吸血蝙蝠和蛇體內的紅外熱感受器,同時也是蜘蛛毒素和蠍子毒素的靶標,這進一步驗證了它們在整個動物界的感溫和感痛中的作用。由此可知,通過增強或衰減TRPV1及相關通道,就可以控制人體的疼痛。所以,TRPV1現已成為新型止痛藥研發探尋的領域。

誰也不會料到,在不久的將來,將會在鎮痛領域開闢一條全新路徑的新藥,竟然與我們吃重慶麻辣火鍋相關,真是大道至簡,不可思議。

網上曾有段子調侃:這個世界上有兩種人,愛吃辣的人和對辣敬而遠之的人。對於愛吃辣的人來說,人生中90%的樂趣來自於吃辣,剩下的10%則來自嘲笑那些不吃辣的人。

而我認為,這個世界上只有兩種人,吃辣和不吃辣的人,和一種研究辣的人。

辣椒原產於中美洲和南美洲,許多人都無辣不歡。

可是並沒有多少人知道為什麼吃辣椒會讓人感覺爽。

我們應該感謝David Julius,是他讓我們知道,這要拜辣椒素所賜。

辣椒素是一種含有香草醯胺的生物鹼,能夠與感覺神經元的香草素受體亞1(VR1)結合。由於VR1受體激活後所傳遞的是灼熱感,吃辣椒的時候,便會感受到一種燒灼的感覺。這種灼熱感會讓大腦產生一種機體受傷的錯誤概念,開始釋放人體自身的鎮痛物質內啡肽,而內啡肽可以讓人有一種愉快的感覺。所以辣椒才會一直吃一直爽,一直爽一直想吃。

從這個角度來說,所謂酸甜苦辣的「辣」其實不算是一種「味道」,因為酸、甜、苦這些味道都是通過作用於味覺細胞上的受體蛋白,激活味覺細胞和相連的神經通路來感知的,而「辣」卻是一種痛覺。

這也就是為什麼屁股在你吃辣時會感到疼,而吃甜的東西時卻沒感覺。

因為辣椒不是刺激味覺,而是刺激痛覺。肛門沒有味覺感受器,卻有感受辣的痛覺感受器,所以吃辣會感到痛,而吃糖會感覺不到甜。

另外,由於辣椒素主要作用於細胞膜上感受疼痛的TRPV1,如果攝入量過大,就會導致這一部位對疼痛的刺激敏感性減弱,所以,長期吃辣的人會越來越能吃辣。

辣椒素不溶於水,喝水對降低辣的用處不大。只有牛奶和飲料中的乳蛋白和糖才能解辣。

值得關注的是,辣椒素有抗腫瘤的活性,通過多種機制調節癌症相關基因的表達,在多種惡性腫瘤細胞系以及動物模型上都顯示了較強的抗腫瘤活性。

更厲害的是,研究發現辣椒素的抗腫瘤活性具有選擇性,它可以在不損害正常細胞的情況下誘導腫瘤細胞凋亡,所以,成為了一種頗具前景的抗腫瘤藥物。

這也是為什麼每一屆諾貝爾獎的頒布,都引起全人類高度關注的原因。

實際上諾貝爾生理學或醫學獎於1901年首次頒發,至今已走過120個年頭了。

這期間除了二次世界大戰爆發,不得不停止了九年外,每一年的頒獎都令人類矚目。尤其是生理學或醫學獎,更是人們注目的焦點,因為這些發現不僅「令人生活更美好」,更曾拯救了無數人的生命。

比如糖尿病,如今它是一種常見的內分泌疾病,但早前,它卻是不治之症。直到1921年,弗雷德里克·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,這條狗才起死回生。這種物質正是胰島素。從此,無數的糖尿病患者獲得了新生。也因此,1923年32歲的班廷,獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

再比如弗萊明發現了青黴素,使人類戰勝了細菌,平均壽命顯著延長。而青黴素的發現和胰島素不同,有一點蘋果砸中牛頓頭般的歪打正著。

怎麼回事呢?

這個弗萊明有點懶,別人做完實驗,都有順手洗培養皿的好習慣。但他總是不拘小節,都是等攢了一大堆不得不洗的時候才一起洗掉,這樣一來,培養皿里的東西就發霉了。

有一天,弗萊明突發奇想,將一個發霉的培養皿拿到顯微鏡下看看,到底這些髒乎乎的都是些什麼樣的世界。

結果,這一看不要緊,金色葡萄球菌全都死光啦。他一下子發現,原來發霉的東西是可以殺菌的啊!

就是這個懶洋洋的發現,使他獲得了1945年的生理學或醫學獎。

實際上,許多諾貝爾獎因歪打而正著。但是,天才科學家之所以與眾不同,就在於善於發現和捕捉一閃而過的念頭,能從普通人不在意的情況下看到閃光點的存在。

值得一提的是,諾貝爾獎有三個重要規則:

一是一個人只能在一個領域拿到1個份額的諾貝爾獎。

二是諾獎不公布提名名單。

也就是說你只知道最後頒給了誰,不可能知道誰落榜了。要想知道,必須等到50年之後。現在公開的諾獎提名者名單,都是50年之前的。

三是諾獎從不追授。也就是說不頒發給逝者,只發給活著的人。

為什麼?

原因很簡單,只有活著的人才能感受到諾貝爾獎的魅力。

除此之外,還有一個更為重要的原因,就是諾獎還有令人咂舌極其豐厚的獎金。如果追授,那獲獎者無法使用獎金。

外國人在這一點上,和我們中國人不同,他們的價值觀更趨現實化和具像化。我們更趨理想化和抽象化。

最後需要強調的是,其實諾獎並不是評判一個人學術水準的最高標杆。隨便舉個例子,比如發明元素周期表的門捷列夫因為得罪了瑞典皇家學會的成員就無緣諾獎,可見諾獎也並非絕對公正客觀。

當然這絲毫不影響諾獎成為世界上含金量最高,最有聲望的獎項。畢竟拿了這個獎的人,那可都是切切實實地「讓人類前進了一大步」的人。

諾獎儘管會錯失一部分「該得而沒得的」,但卻從沒有出現「不該得卻拿了的」。這一點,才是這個獎的偉大之處!

關鍵字: