為什么吃火鍋會辣得嘴巴疼？剛剛，諾貝爾首個大獎揭曉！兩位科學家給出終極答案

每經編輯 何小桃    

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30分，2021諾貝爾生理學或醫學獎評選結果揭曉。

據央視新聞報道，當地時間10月4日，在瑞典首都斯德哥爾摩卡羅琳醫學院，諾貝爾獎委員會總秘書長托馬斯·佩爾曼宣布，2021年諾貝爾生理學或醫學獎授予戴維·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安，以表彰他們在“發現溫度和觸覺感受器”方面作出的貢獻，兩位獲獎者將分享1000萬瑞典克朗獎金（約合736萬元人民幣）。

他們為什么獲獎？

評獎委員會說，人們對熱、冷和觸覺的感知能力對生存至關重要，支撐著我們與周圍世界的互動。在日常生活中，我們認為這些感覺理所當然，但神經沖動是如何產生的，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。

大衛·朱利葉斯利用辣椒素（一種從辣椒中提取的刺激性化合物，能產生灼燒感）來識別皮膚神經末梢上對熱做出反應的感應器。阿登·帕塔普蒂安利用壓力敏感細胞發現了一種對皮膚和內部器官的機械刺激作出反應的新型感應器。這些突破性的發現引發了激烈的研究活動，使得人們對神經系統如何感知熱、冷和機械刺激的理解迅速增加。兩位獲獎者指出，在人們理解感官與環境之間復雜的相互作用時，存在著關鍵的缺失環節。

微信公眾號“原理”進一步解釋道，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。早先，一些科學研究表明，在辣椒素和高溫的刺激下，一部分感覺神經元變得活躍。然而，關于其作用的具體機制一直存在爭議。直到1997年，朱利葉斯在感受疼痛的神經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系在一起的原因。

TRPV1屬于一個離子通道家族，它位于細胞膜上，一旦激活就會打開，讓帶電離子（如鈉和鈣）流入細胞。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生理功能的TRP通道，可以說是理解觸覺和痛覺的分子基礎的一個里程碑，讓我們認識到物理力激活神經元的機制。

David Julius 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系統中誘導電信號。

隨后，TRP通道在溫度感知中的作用得到進一步確認。朱利葉斯和帕塔普蒂安分別獨立確認了TRPM8是一種會對薄荷醇和寒冷產生反應的分子?，F在越來越多發現表明，TRP家族在進化史上是一個非常古老的體系。人們也認識了更多家族成員，包括“芥末感受器”TRPA1、會被百里香等香料激活的TRPA3等等。

朱利葉斯的進一步研究還揭示了，TRPV1對炎癥過程中產生的化學物質很敏感，與炎癥相關的疼痛敏感反應有關，這為癌癥疼痛和其他疾病的治療開辟了新的潛在途徑。

然而，帕塔普蒂安在開始思考我們如何感受外部環境刺激時，他選擇了一個不同的研究方向。

2010年，他的團隊發現了兩個新的離子通道，它們會被機械壓力（用細棒輕輕戳）激活，產生電活動。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域。在感覺神經元和其他細胞上發現的PIEZO1和PIEZO2，引領了大量新研究，讓人們逐漸認識這些離子通道在觸覺、疼痛、血壓調節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與本體感覺相關的研究。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出肌肉伸展信號的神經元。

帕塔普蒂安的團隊和其他研究已經證明，PIEZO2是本體感覺相關的關鍵分子。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，在人類遺傳學和小鼠模型上已經證明，PIEZO1在控制紅細胞體積中會發揮作用。他發現了一種PIEZO1基因的變異，似乎可以防止瘧原蟲感染。

Patapoutian 使用培養的機械敏感細胞來識別由機械力激活的離子通道。經過艱苦的工作，他們發現了 Piezo1 和 Piezo2。 

帕塔普蒂安在接受采訪時曾表示，他的研究生涯中也曾經歷過很長一段時間進展緩慢的階段，他甚至曾經想過轉行。但幸好他堅持了下來。“這是一段非常迷人的旅程，PIEZO帶我們從生物學和病理生理學，接下來又會帶著我們前往新的未知的領域。”

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動的能力，TRP和Piezo通道也有助于許多額外的感測溫度或機械刺激的生理功能。

目前，還有很多正在進行中的研究側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性發現解釋了熱、冷和觸摸如何在我們的神經系統中引發信號，這些離子通道對許多生理過程和疾病發生來說非常重要

獲獎者其人

據諾貝爾官網介紹，戴維·朱利葉斯1955年出生于美國紐約。1984年，他在加州大學伯克利分校獲得博士學位，并在紐約哥倫比亞大學成為博士后。戴維·朱利葉斯于1989年受聘于加州大學舊金山分校，目前是該校的教授。

圖片來源：央視新聞

朱利葉斯2004年入選美國科學院院士，2010年因“皮膚感知疼痛刺激和溫度并產生疼痛超敏反應的分子機制的開創性發現”獲邵逸夫獎，同年也獲得阿斯圖里亞斯親王獎科學技術獎。2017年獲加拿大蓋爾德納國際獎。朱利葉斯的研究工作主要集中在了解感官系統如何讓我們感知我們的世界。其中一個代表性方面是利用天然物質的力量來闡明觸覺和痛覺的分子機制。例如，辣椒中的主要辛辣成分辣椒素如何引起灼痛，以及薄荷葉中的清涼劑薄荷醇如何喚起冰冷的清涼感。

使用這些和其他藥物作為藥理探針，他帶領團隊在感覺神經纖維上發現了被熱、冷或化學刺激物激活的離子通道，提供了對熱感覺、疼痛和瘙癢過程的分子級洞察。在遺傳、電生理、結構和行為方法的幫助下，他的小組正在尋找如何調節這些離子通道以應對腫瘤生長、感染或產生炎癥和疼痛超敏反應等形式的損傷。這些基礎科學研究有助于為新型鎮痛藥物的發現和開發奠定基礎。

另一位獲獎者阿登·帕塔普蒂安1967年出生于黎巴嫩貝魯特。年輕時，他從飽受戰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院的博士學位。他是加州大學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·休斯醫學研究所的研究員。

帕塔普蒂安的主要研究方向是傳感器的信號轉導。在對于那些由于溫度、機械力或細胞體積增加而被激活的新離子通道和受體的識別方面，帕塔普蒂安做出了重要貢獻。

mRNA意外落選

值得注意的是，此前外界普遍認為，mRNA技術研究背后的兩位科學家卡塔林·考里科（Katalin Karikó）和德魯·魏斯曼（Drew Weissman），會是今年諾貝爾獎獲獎者的最有力人選，這一mRNA技術研究是目前多款新冠疫苗的制造基礎。這兩位科學家此前已獲得今年的拉斯克獎（Lasker Awards）和突破獎（Breakthrough Prizes），以往這兩項醫學領域大獎的獲獎者中，很多都會繼而獲得當年的諾貝爾獎。

未來幾天，還有5項獎項將揭曉：

諾貝爾物理學獎將于北京時間10月5日17時45分公布；

諾貝爾化學獎將于北京時間10月6日17時45分公布；

諾貝爾文學獎將于北京時間10月7日19時公布；

諾貝爾和平獎將于北京時間10月8日17時公布；

瑞典央行紀念阿爾弗雷德·諾貝爾經濟學獎將于北京時間10月11日17時45分公布。

過去6年諾貝爾生理學或醫學獎得主名單：

2020年——美英三位科學家Harvey J. Alter、Michael Houghton、Charles M. Rice獲獎，獲獎理由是“發現丙型肝炎病毒”。

2019年——美英三位科學家William G. Kaelin Jr、Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza獲獎，獲獎理由是“發現了細胞如何感知和適應氧氣的可用性”。

2018年——美國科學家James P. Allision和日本科學家Tasuku Honjo獲獎，獲獎理由是“發現了抑制負面免疫調節的癌癥療法”。

2017年——三位美國科學家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young獲獎，獲獎理由是“發現了調控晝夜節律的分子機制”。

2016年——日本科學家Yoshinori Ohsumi獲獎，獲獎理由是“發現了細胞自噬機制”。

2015年——中國科學家屠呦呦獲獎，獲獎理由是“有關瘧疾新療法的發現”；另外兩位獲獎科學家為愛爾蘭的William C. Campbell和日本的Satoshi Omura，獲獎理由是“有關蛔蟲寄生蟲感染新療法的發現”。

每日經濟新聞綜合央視新聞、

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