严重晒伤后,即使衣服拂过皮肤的感觉也可能难以忍受。正常情况下不明显的刺激变得疼痛的现象称为异常性疼痛。现在,研究人员已经确定了神经末梢上的一种微小蛋白质,称为 Piezo2,它会触发小鼠和人类的这些疼痛感。《科学转化医学》杂志上周发表了两篇互补的论文,公布了这些研究成果。
对于数百万患有慢性疼痛疾病的人来说,异常性疼痛是一种日常症状,包括由骨关节炎等引起的炎症性疼痛,以及与糖尿病或化疗相关的神经损伤。新的发现可能为未来治疗慢性疼痛患者或正在从烧伤或伤口中恢复的人们铺平道路,而且研究表明,这种治疗不会损害正常的疼痛感。“你可以想象将 Piezo2 [阻滞剂] 局部应用于乳膏中——它会减弱触摸反应,但保持所有其他反应完好无损,”其中一篇论文的资深作者、美国国家补充和综合健康中心 (NCCIH) 的研究员亚历山大·切斯勒说。切斯勒补充说,根据研究结果,“如果你感觉不到触摸,你就不会患上异常性疼痛。”
斯克里普斯研究所的神经科学家、第二篇论文的主要作者斯韦塔·穆尔蒂说,感觉神经元专门用于检测特定的刺激——从羽毛的触摸到针刺、捏或振动。穆尔蒂的研究小组由斯克里普斯研究所的研究员阿德姆·帕塔普蒂安领导,几年前发现 Piezo2 是一种机械激活的离子通道,它使神经细胞对轻柔的触摸、振动和本体感觉(身体在空间中的位置感)做出反应。这项新工作将 Piezo2 的作用扩展到传递疼痛感。
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两组研究人员都在基因工程小鼠中进行了研究,这些小鼠的部分或全部感觉神经元中都缺乏 Piezo2 离子通道。缺乏 Piezo2 的感觉细胞对轻柔的触摸没有反应,但仍然对有害的捏掐有反应。在爪子注射辣椒素(辣椒中的灼热成分)后,正常小鼠对轻柔的刷毛抚摸的反应是畏缩和舔舐,表明已经发生了异常性疼痛。相比之下,缺乏 Piezo2 的小鼠没有表现出这种行为。
匹兹堡大学的疼痛研究员丽贝卡·西尔说,也许最令人兴奋的是,这种蛋白质在人类患者中似乎也具有类似的功能,她没有参与这项工作。
切斯勒和同事们确定了四名因基因突变而缺乏 Piezo2 的人。这些人没有任何轻柔的触摸或振动感,但对捏掐和针刺反应正常。然后,研究人员将辣椒素和安慰剂乳膏涂抹在受试者的前臂上,这些前臂被遮挡住无法看到。对照受试者每次都报告说,轻柔地刷辣椒素贴片比安慰剂贴片更痛。但是没有 Piezo2 的受试者无法检测到任何部位的刺激。当被强迫选择哪个部位更不舒服时,评分是均匀分配的。*
西尔说,这项工作“巩固了触觉异常性疼痛是 Piezo 依赖性的观点,这很有道理,因为这些神经介导触摸。而异常性疼痛基本上只是脊髓中变成疼痛的触摸。”中枢神经系统中发生哪些变化使触摸信号感觉疼痛仍在调查中。
关于什么导致异常性疼痛,主要有两种理论:一种观点认为,机械敏感的神经末梢像往常一样拾取轻柔的触摸信号,但这些信号在某种程度上被大脑感知为疼痛。另一种观点是,疼痛信号实际上起源于疼痛感应细胞。“这仍然是激烈争论的问题,”切斯勒说。但这两项研究共同表明,“你必须有 Piezo2 才能产生异常性疼痛——这是必需的。”
这些发现为治疗这种疾病提供了一个新的潜在靶点。“梦想是了解哪些分子参与了疼痛的哪些方面,”切斯勒说。“未来,我们希望使用不是像阿片类药物那样的一种[药物]来削弱整个系统,而是使用针对特定靶点的非常专业的制剂。”
*编者注(10/16/18):此段在发布后进行了更新。最初的错误地将 Piezo2 蛋白识别为 PIEZO2 基因。