首页 »

热刺激究竟是怎么引起疼痛的?科学家揭示关键调控机制,有助于缓解病理性疼痛

2019/11/9 0:06:25

热刺激究竟是怎么引起疼痛的?科学家揭示关键调控机制,有助于缓解病理性疼痛

如果把手伸进一盆热水,过高的温度不仅会使我们产生“痛”的感觉,我们还会以“迅雷不及掩耳之势”飞快地把手缩回。热刺激究竟是怎么引起疼痛的?其中的机理一直不为人们所知。

 

2月2日,国际著名学术期刊《神经元》在线发表了中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心张旭研究组的论文《成纤维细胞生长因子13作用于钠通道1.7调控热痛》,揭示了伤害性热刺激引起疼痛的关键调控机制,该论文随后将以封面论文形式印刷发表。

 

TRPV1只是部分地参与了热痛传导

 

过热或过冷,都会引起疼痛和逃避反应。1997年,加州大学生理学系教授David Julius博士首次在躯体感觉神经元中发现瞬时受体电位阳离子通道V1(TRPV1)。这是一种大量存在于感觉神经元中的离子通道,可对化学物质或温度变化产生反应。例如,当存在辣椒素时,TRPV1会改变它的形状打开通道,也会对极高的温度做出响应引起疼痛。

 

这一发现使得神经科学界广泛认为热痛信号的传导与TRPV1等温度感受器有关,然而后续的实验发现,当温度超过50摄氏度时,TRPV1才会做出响应,而在现实生活中,温度超过43摄氏度,就会引起人们的疼痛感了。此外,当把这一基因敲除后,热痛只是减少了30%左右,可见TRPV1只是部分地参与了热痛传导,可能还存在人们未知的热痛传导和调控机理。多年以来,人们一直无法科学地区分热的温度和疼痛感受。

 

发现热痛的关键调控分子

 

早在2000年,张旭研究组就注意到一个现象:在成年小鼠神经系统中,成纤维细胞生长因子13(FGF13)在各类伤害性机械与热感觉神经元中高表达,在其他神经组织和神经元中表达水平较低。当时对于这一现象,还无法做出解释。

 

人脑约有1千亿个神经元,通过分类研究可以更好地了解其种类、结构和功能。张旭研究组最近采用国际上最前沿的单细胞转录组和在体电生理记录技术,将背根节躯体感觉神经元分为10种类型,包含了6种主要的伤害性机械与热感觉神经元类型,除了感觉“热痛”外,还有些类型可以用于感觉蚊子叮的“痛”和“痒”。

 

这些不同类型的神经元是否具有相同的热痛调控机制呢?科研人员观察到在小鼠背根节伤害性机械与热感觉神经元中特异性地敲除FGF13基因后,这些小鼠选择性地完全失去对伤害性热刺激(大于43oC)的反应,而对伤害性机械性刺激等感觉保持正常。功能磁共振成像(fMRI)揭示伤害性感觉神经元缺失FGF13导致大脑对伤害性热刺激反应大幅度下降,从而明确了与热痛感知、记忆和情绪相关的脑区。原来,FGF13才是热痛的关键调控分子。

 

提供了新的镇痛药靶分子

 

张旭研究组还揭示了FGF13对电压门控钠通道(Nav1.7)的调控作用是热痛传导的关键机制。科研人员发现,伤害性热刺激增加FGF13与Nav1.7相互作用,从而维持细胞膜上Nav1.7的数量,使神经元持续地向中枢神经系统传递痛信息。FGF13与Nav1.7的结合位点在Nav1.7的羧基端,阻断FGF13与Nav1.7的结合也可以减轻热痛。这一发现对于缓解有炎症的病理性疼痛将带来帮助。

 

这些发现突破了目前痛觉理论的概念性认识,并且提供了新的镇痛药靶分子。

 

题图来源:视觉中国  图片编辑:苏唯