吃火鍋為啥會辣得嘴巴疼？
獲獎?wù)?/p>
□戴維·朱利葉斯
據(jù)諾貝爾官網(wǎng)介紹，戴維·朱利葉斯1955年出生于美國紐約。1984年，他在加州大學(xué)伯克利分校獲得博士學(xué)位，并在紐約哥倫比亞大學(xué)成為博士后。戴維·朱利葉斯于1989年受聘于加州大學(xué)舊金山分校，目前是該校的教授。
朱利葉斯2004年入選美國科學(xué)院院士，2010年因“皮膚感知疼痛刺激和溫度并產(chǎn)生疼痛超敏反應(yīng)的分子機(jī)制的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”獲邵逸夫獎，同年也獲得阿斯圖里亞斯親王獎科學(xué)技術(shù)獎。2017年獲加拿大蓋爾德納國際獎。
□阿登·帕塔普蒂安
另一位獲獎?wù)甙⒌恰づ了盏侔?967年出生于黎巴嫩貝魯特。年輕時，他從飽受戰(zhàn)爭蹂躪的貝魯特搬到美國洛杉磯，并于1996年獲得了美國帕薩迪納加州理工學(xué)院的博士學(xué)位。他是加州大學(xué)舊金山分校的博士后研究員。自2000年以來，他任職于加州拉霍亞的斯克里普斯研究中心，目前是該中心的教授。2014年以來，他也是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。
一年一度的諾貝爾獎頒獎時間到了。北京時間10月4日下午5點(diǎn)30分，2021諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評選結(jié)果揭曉。
據(jù)央視新聞報道，當(dāng)?shù)貢r間10月4日，在瑞典首都斯德哥爾摩卡羅琳醫(yī)學(xué)院，諾貝爾獎委員會總秘書長托馬斯·佩爾曼宣布，2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予戴維·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安，以表彰他們在“發(fā)現(xiàn)溫度和觸覺感受器”方面作出的貢獻(xiàn)，兩位獲獎?wù)邔⒎窒?000萬瑞典克朗獎金(約合736萬元人民幣)。
評獎委員會說，人們對熱、冷和觸覺的感知能力對生存至關(guān)重要，支撐著我們與周圍世界的互動。在日常生活中，我們認(rèn)為這些感覺理所當(dāng)然，但神經(jīng)沖動是如何產(chǎn)生的，從而使溫度和壓力可以被感知？今年的諾貝爾獎得主解決了這個問題。
為何吃辣會發(fā)熱，吃薄荷會涼爽？
TRPV1是關(guān)鍵
戴維·朱利葉斯利用辣椒素(一種從辣椒中提取的刺激性化合物，能產(chǎn)生灼燒感)來識別皮膚神經(jīng)末梢上對熱做出反應(yīng)的感應(yīng)器。阿登·帕塔普蒂安利用壓力敏感細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一種對皮膚和內(nèi)部器官的機(jī)械刺激作出反應(yīng)的新型感應(yīng)器。這些突破性的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了激烈的研究活動，使得人們對神經(jīng)系統(tǒng)如何感知熱、冷和機(jī)械刺激的理解迅速增加。
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(jīng)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。
辣椒中的辣味來自一種叫辣椒素的物質(zhì)。早先，一些科學(xué)研究表明，在辣椒素和高溫的刺激下，一部分感覺神經(jīng)元變得活躍。然而，關(guān)于其作用的具體機(jī)制一直存在爭議。直到1997年，朱利葉斯在感受疼痛的神經(jīng)元上識別出了受體分子TRPV1，并證明它能被高溫和辣椒素激活，才揭開了答案。而這也解釋了辣總是和熱聯(lián)系在一起的原因。
TRPV1屬于一個離子通道家族，它位于細(xì)胞膜上，一旦激活就會打開，讓帶電離子(如鈉和鈣)流入細(xì)胞。它廣泛地分布在我們身上，這就是為什么辛辣的食物在進(jìn)出身體的過程中都會帶來灼熱的感覺。
TRPV1是第一個在脊椎動物身上被確認(rèn)生理功能的TRP通道，可以說是理解觸覺和痛覺的分子基礎(chǔ)的一個里程碑，讓我們認(rèn)識到物理力激活神經(jīng)元的機(jī)制。
戴維·朱利葉斯使用辣椒素來鑒定 TRPV1，這是一種由熱痛激活的離子通道，使得我們了解溫度變化如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘導(dǎo)電信號。
隨后，TRP通道在溫度感知中的作用得到進(jìn)一步確認(rèn)。朱利葉斯和帕塔普蒂安分別獨(dú)立確認(rèn)了TRPM8是一種會對薄荷醇和寒冷產(chǎn)生反應(yīng)的分子。現(xiàn)在越來越多發(fā)現(xiàn)表明，TRP家族在進(jìn)化史上是一個非常古老的體系。人們也認(rèn)識了更多家族成員，包括“芥末感受器”TRPA1、會被百里香等香料激活的TRPA3等等。
朱利葉斯的進(jìn)一步研究還揭示了，TRPV1對炎癥過程中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)很敏感，與炎癥相關(guān)的疼痛敏感反應(yīng)有關(guān)，這為癌癥疼痛和其他疾病的治療開辟了新的潛在途徑。
為何閉上眼后能走路如常？
Piezo2通道賦予的能力
然而，帕塔普蒂安在思考我們?nèi)绾胃惺芡獠凯h(huán)境刺激時，選擇了一個不同的研究方向。
2010年，他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了兩個新的離子通道，它們會被機(jī)械壓力(用細(xì)棒輕輕戳)激活，產(chǎn)生電活動。這兩個離子通道被命名為Piezo1和Piezo2。這個名字來自希臘語中的“piezi”，意為“壓力”。
這項突破同樣開啟了一片全新的領(lǐng)域。在感覺神經(jīng)元和其他細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的 Piezo1和Piezo2，引領(lǐng)了大量新研究，讓人們逐漸認(rèn)識這些離子通道在觸覺、疼痛、血壓調(diào)節(jié)和本體感覺等各方面壓力感知中的作用。
其中或許最令人感到新奇的要數(shù)與本體感覺相關(guān)的研究。本體感覺是指我們感知身體在空間中位置的能力。這種感覺讓我們能夠站立和行走，甚至閉上眼睛或蒙上眼睛后依舊能行走自如，它依賴的是那些向大腦發(fā)出肌肉伸展信號的神經(jīng)元。
帕塔普蒂安的團(tuán)隊和其他研究已經(jīng)證明，Piezo2是本體感覺相關(guān)的關(guān)鍵分子。有研究稱，罕見的Piezo2缺乏的人，在黑暗中站立和行走都有困難。帕塔普蒂安更近期的研究，在人類遺傳學(xué)和小鼠模型上已經(jīng)證明，Piezo1在控制紅細(xì)胞體積中會發(fā)揮作用。他發(fā)現(xiàn)了一種Piezo1基因的變異，似乎可以防止瘧原蟲感染。
帕塔普蒂安在接受采訪時曾表示，他的研究生涯中也曾經(jīng)歷過很長一段時間進(jìn)展緩慢的階段，他甚至曾經(jīng)想過轉(zhuǎn)行。但幸好他堅持了下來。
評獎委員會表示，TRP通道是人體感知溫度的核心，Piezo2通道賦予我們觸覺和感知身體位置和運(yùn)動的能力，TRP和Piezo通道也有助于許多額外的感測溫度或機(jī)械刺激的生理功能。
目前，還有很多正在進(jìn)行中的研究側(cè)重于闡明這些通道在各種生理過程中的功能，這些知識被用于開發(fā)多種疾病的治療方法，包括慢性疼痛。
今年的諾獎獲得者的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)解釋了熱、冷和觸摸如何在我們的神經(jīng)系統(tǒng)中引發(fā)信號，這些離子通道對許多生理過程和疾病發(fā)生來說非常重要。 據(jù)每日經(jīng)濟(jì)新聞
人物故事
朱利葉斯：
“冒險一試”開啟未知領(lǐng)域研究
終將諾貝爾獎收入囊中
相關(guān)資料顯示，此次諾獎得主之一、分子生理學(xué)家戴維·朱利葉斯，為美國加州大學(xué)舊金山分校醫(yī)學(xué)院生理學(xué)系教授。
多年來，朱利葉斯在實驗室中的一系列非凡發(fā)現(xiàn)，為他帶來了專業(yè)上的贊譽(yù)和眾多獎項，比如表彰為改善人類健康做出重要、轉(zhuǎn)型性貢獻(xiàn)的科學(xué)家獎項“保羅·詹森博士生物醫(yī)學(xué)研究獎”，以及有著“科學(xué)界奧斯卡”之稱的“科學(xué)突破獎”。
然而，這樣一位科學(xué)大咖卻表示，自己小時候“幾乎從未想過要成為一名科學(xué)家”。
據(jù)報道，朱利葉斯從小在紐約布魯克林的布萊頓海灘長大，這是一個俄羅斯移民社區(qū)。童年時的朱利葉斯幾乎從沒有想過自己要成為一名科學(xué)家。
1977年，朱利葉斯進(jìn)入加州大學(xué)伯克利分校的生物化學(xué)系攻讀研究生。他的兩位指導(dǎo)老師分別是著名的生物化學(xué)家杰里米·索納(Jeremy Thorner)和蘭迪·謝克曼(Randy Schekman)，后者在2013年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
此后，他對神經(jīng)生物學(xué)，尤其是對利用分子遺傳學(xué)和藥理學(xué)方法破譯神經(jīng)元功能的可能性產(chǎn)生了濃厚的興趣。因此，1984年，他在哥倫比亞大學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)家理查德·阿克塞爾(Richard Axel，2004年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎)一起進(jìn)行博士后研究。“我在那里的時候，每個人都在做不同的事情，”朱利葉斯說。
1989年，朱利葉斯來到加州大學(xué)舊金山分校，開始有了自己的實驗室，隨即帶領(lǐng)團(tuán)隊展開研究。
隨著朱利葉斯的注意力轉(zhuǎn)移到神經(jīng)系統(tǒng)，他越來越好奇，為什么食物和其他產(chǎn)品中天然存在的化合物有時會對大腦中的受體起作用，引起幻覺或其他大腦功能的變化。
幾十年來，研究人員一直在實驗室里用辣椒素來研究疼痛。辣椒素是一種辛辣的辣椒提取物，能給人以灼燒感。然而，沒有人知道辣椒素為什么會產(chǎn)生這種效果。朱利葉斯對涉足這樣一個未開發(fā)的領(lǐng)域猶豫不決。
有一天，當(dāng)他和妻子、加州大學(xué)舊金山分校的教授霍莉·英格拉姆(Holly Ingraham)一起逛超市時，妻子發(fā)現(xiàn)他盯著香料貨架陷入了沉思，于是鼓勵他冒險一試。他照做了。
此后，朱利葉斯帶領(lǐng)團(tuán)隊創(chuàng)建了一個包含了百萬個DNA片段的基因庫。在這個基因庫當(dāng)中，這些DNA片段都是神經(jīng)元中能對疼痛、熱和觸感做出反應(yīng)的基因。
通過對目標(biāo)DNA片段的進(jìn)一步研究，他們發(fā)現(xiàn)該DNA片段可以編碼出一種離子通道蛋白質(zhì)受體，這個蛋白質(zhì)受體后來被命名為：TRPV1。
TRPV1的發(fā)現(xiàn)是一個極其重大的突破，它開啟了一扇全新的大門，科學(xué)家可以沿著這個路徑去研究其他溫度感應(yīng)受體。事實也是如此。比如，后來科學(xué)家們真的找到了會被“冷”激活的蛋白質(zhì)受體TRPM8(薄荷素)。除此之外，基于TRPV1的研究，也可以幫助科學(xué)家研發(fā)新型止痛藥。
成都商報-紅星新聞記者 王雅林 羅天
