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这篇《科学》论文让教科书又要改写了

2019-08-22 09:41:05  来源:学术经纬

顶尖学术期刊《科学》的最新一期上,瑞典卡罗琳斯卡医学院(Karolinska Institutet )研究人员发表的一篇论文,刷新了我们对痛觉感知的认识。由世界知名神经科学家Patrik Ernfors教授领衔的研究团队,在皮肤中发现了“一种过去不知道的感觉器官”。

疼痛是我们很熟悉的一种感觉。虽然疼痛让人不爽,但敏锐地感知疼痛有助于生存。被热水烫了,被针尖戳了,被人打脸了,各种伤害性刺激让我们感觉痛,从而立刻做出反应以免继续遭受更大的伤害。

就像电缆有绝缘层保护,负责传送痛觉信号的神经纤维外面被一类叫作Schwann细胞的胶质细胞包绕,它们会形成具有保护和支撑作用的结构。但是在神经纤维的末端,也就是伸入皮肤的神经末梢,长久以来人们认为那是没有胶质细胞包裹的“裸露”结构,可以被伤害性刺激直接激活。

▲Schwann细胞(蓝色)以两种形式缠绕在不同粗细的神经轴突外围(图片来源:参考资料[3])

▲Schwann细胞(蓝色)以两种形式缠绕在不同粗细的神经轴突外围(图片来源:参考资料[3])

“在疼痛领域,我们一直把负责痛觉感知的神经末梢叫成‘游离’神经末梢。” Ernfors教授说。然而没想到,“它们其实并不游离。”

在这项研究中,科学家们发现,皮肤的外层(表皮层)底下,有一类特殊的Schwann细胞,外形如同八爪鱼,延展出长长的突起。它们会包绕在伸入表皮层的痛觉神经末梢,共同形成一片网状结构。

不过,新发现的这类胶质细胞还不只是把神经细胞裹住,当研究人员利用光遗传学方法研究了它们的功能,得到的结果更是出人意料!

具体来说,研究人员给小鼠做了基因改造,使它们足部皮肤中的Schwann细胞可以产生一种对光敏感的蛋白质。用特定的光照射足部时,这些蛋白质将发生改变,让细胞受到刺激。

结果,当实验中打开光照,小鼠们很快就把脚缩了起来。不仅如此,它们还做出猛舔脚爪和保护脚爪等动作,表现就跟感觉到疼痛时一样。

随着光照时间加长,研究人员发现Schwann细胞附近活跃起来的神经细胞也变多了,说明Schwann细胞受到刺激后,会通过痛觉神经向大脑发送信号。

考虑到疼痛有不同的类型,为了进一步探索小鼠皮肤内的Schwann细胞会被什么样的刺激激活,研究人员又设计了一组巧妙的实验。他们让小鼠的脚感受针刺、灼热和冰冷三种不同的痛。

当用微弱的光照轻微激活Schwann细胞后,小鼠表现得更加疼痛了。而在抑制Schwann细胞让它们失去活性后,温度刺激引起的反应没有变化,但针刺造成的疼痛反应明显变轻。这说明,特殊的Schwann细胞对感知“机械刺激”这类伤害性感受非常重要。

综合这些发现,研究人员提出,特殊的皮肤Schwann细胞和它们包裹的神经形成了一个网络,组成了一种新的双细胞痛觉感知器官。

▲领导该研究的Patrik Ernfors教授(图片来源: Karolinska Institutet)

▲领导该研究的Patrik Ernfors教授(图片来源: Karolinska Institutet)

这项重磅研究吸引了广泛的关注。有专家评论说,如果后续研究证实,痛觉神经末梢其实并不总是被引起疼痛的刺激直接激活,而是会受到相伴的Schwann细胞驱动,这篇论文将颠覆痛觉感知的范式。

《科学》杂志的专文评述还指出,这项工作不仅改变了人们长久以来的观点,从应用上为开发“止痛药提供了新的潜在靶细胞”。

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