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Piezo1,另一种传递机械瘙痒的蛋白

发布日期:2022-08-31 19:21    点击次数:143

很多东西都能使人发痒:红疹、虫咬,甚至只是想到虫子在皮肤上爬的想象。化学元素(如组胺)和机械刺激(如毛衣)都会让我们想要挠痒。虽然科学家们知道很多关于化学刺激引起瘙痒感受的通路,但是至今他们都对触觉相关的痒觉通路知之甚少。

2022 年 6 月 22 日发表于《自然》的一项研究发现,一组先前被认为只对化学诱发的痒有反应的神经元对触觉引发的痒也有反应。斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的研究人员们发现这些神经元是利用 Piezo1 蛋白(一种离子通道)来产生这种反应的,先前的研究认为这些神经元里几乎没有 Piezo1 这种触觉诱发型痒的感受器。

论文题目:

PIEZO1 transduces mechanical itch in mice

DOI:

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04860-5

约翰霍普金斯医学院(Johns Hopkins School of Medicine)的神经科学家泰勒 · 弗兰斯比(Taylor Follansbee)没有参与这项研究,但他作为共同作者在《自然 - 新闻与观点》共同发表了一篇对于本研究的评价 *,他表示:" 在初级传入神经元里发现 Piezo1 帮助调控触觉型痒觉非常重要。"

* 译者注

Follansbee, Taylor, and Xinzhong Dong. "Touch-evoked itch pinned on Piezo1 ion-channel protein." ( 2022 ) .

" 在感知生物学领域,触摸诱发型痒觉的机制是‘最后的未知’之一。" 来自斯克里普斯研究所的神经科学家、该研究的共同作者罗丝 · 希尔(Rose Hill)如是说。本研究共同作者埃德姆 · 帕塔普提安(Ardem Patapoutian)与其他科学家因发现 Piezo1 和 Piezo2 这两种离子通道而获诺奖,接下来科学家们猜测这两种离子通道可能和痒觉有关。但是自从发现Piezo1 在感觉神经元中的表达程度非常低后,学界认为 Piezo2 可能扮演了一个更重要的角色。

在这个新研究开始的时候,希尔正在帕塔普提安的课题组研究 Piezo2 在感觉(信息处理)方面的功能。她当时正在给对照组的感觉神经元染色,完全没有预料到会在这些神经元里发现 Piezo1。然而,她却在这些只对化学刺激起反应的痒觉神经元里发现了 Piezo1 的表达,而不是本以为的 Piezo2。希尔解释道:" 在那里发现 Piezo1 非常令人吃惊……毕竟这个在触觉神经元里发现的 Piezo1 之前被认为只能感受化学刺激。"

- Lex Zooz -

于是,希尔和同事们开始研究 Piezo1 在痒觉里的功能。起初,研究者们用 siRNA* 敲除了培养的小鼠感觉神经元里的 Piezo1 基因。然后,她用小玻璃探针戳这些细胞,同时用电生理检查这些细胞是否放电。她发现,缺少 Piezo1 基因的细胞对探针物理刺激的反应大部分都消失了。

siRNA 指的是 small interfering RNA,通过降解 mRNA 来阻止转译,从而干扰特定基因的表达。

参 https://en.wikipedia.org/wiki/Small_interfering_RNA

然后,研究者们在动物身上敲除了 Piezo1 蛋白质。他们设计了一种转基因小鼠,这些小鼠在可以接受化学刺激且有痒感的神经元中缺少了 Piezo1 基因。为了研究痒觉反应,研究者们用一根细细的尼龙纤维轻轻触碰老鼠的耳朵和颈部来引起抓挠的动作。为了没有 Piezo1 基因的小鼠比普通小鼠显著地减少了挠痒的动作。同时,在普通小鼠身上注射 Yoda1(一种会激活 Piezo1 的药物)也会增加小鼠的挠痒动作。

研究者们还在过敏性皮炎的小鼠模型上做实验。在删除了这些小鼠的 Piezo1 基因后,小鼠抓痒的动作显著地比对照组(拥有 Piezo1 基因的小鼠)更少。希尔表示,这些证据都表明Piezo1 蛋白质对痒觉非常重要。

虽然触觉诱发型痒觉可以帮助你弹掉爬到你身上的害虫,但它也可能有害。希尔表示,10% 的人一生中会经历慢性瘙痒的痛苦。她说,这个研究可以帮助研发那些可怕的、引起慢性瘙痒的(如某些自身免疫性疾病)的治疗方案。

" 这项研究很有治疗方面的潜力,毕竟我们人类也表达 Piezo1。" 弗兰斯比表示,我们 " 有可能 "(可以将 Piezo1 作为一个靶点)阻断 Piezo1 通道。同时,他也认为人类研究很有必要。研究者下一步可以尝试理解 Piezo1 在人类感觉系统里的功能。

作者:Natalia Mesa | 封面:Lex Zooz

译者:SADA | 校对:老司橘