2021 年诺贝尔生理学或医学奖颁给发现“温度和触觉感受器”的科学家*
2021-11-02孙小砚刘风雨
孙小砚 刘风雨 万 有△
(1 北京大学基础医学院神经生物学系;2 北京大学神经科学研究所;3 神经科学教育部重点实验室 / 国家卫生健康委员会神经科学重点实验室,北京100191)
2021 年诺贝尔生理学或医学奖结果出炉,大卫·朱利叶斯 (David Julius) 教授和阿登⋅帕塔普蒂安 (Ardem Patapoutian) 教授因先后发现“温度和触觉感受器”共同获奖。他们的突破性发现,为我们对热觉、冷觉和机械刺激感知形成的理解奠定了基础,也开启了全新的研究方向[1]。
一、温度感受器的发现
机体对外界信息的感受,通过外周感觉神经元传入到脊髓和大脑。脊椎动物的感觉神经元胞体,集中于背根神经节 (dorsal root ganglion, DRG) 和三叉神经节(trigeminal ganglion, TG),分别传导身体和头面部对温度、机械力、化学物质等多种刺激的感觉信息。根据传导的刺激类型,DRG 神经元在功能上主要分为本体感觉神经元,低阈值机械感受神经元,以及痛觉或/和温度觉感受神经元[2]。其中,大部分感知温度的神经元也是伤害性感受神经元,可以通过对过热或过冷刺激的伤害性感受,保护机体免受伤害。
研究发现,部分这种伤害性感受神经元的一个特征是它们对辣椒素 (capsaicin) 很敏感。为解释其中的分子机制,1997 年,David Julius 团队对DRG的cDNA 文库进行表达克隆,并利用钙离子敏感的荧光染料进行功能筛选,确定出在辣椒素刺激下细胞内钙离子浓度显著升高的单个阳性克隆,并将对应的受体命名为香草酸受体亚型 1(vanilloid receptor subtype1, VR1,也称为辣椒素受体)[3]。进一步研究发现,VR1 受体除了可以被辣椒素等配体激活,还可以被高于43℃的温度激活[4],属于瞬时感受器电位受体 (transient receptor potential, TRP) 超家族,并随后被命名为TRPV1 受体[5]。……
