Neuron探索痛觉神经元的激活

　　

               

这幅图像描绘了一个人性化的痛觉感受器(它的面部表情表示“疼痛”的感觉，“脸上”的划痕表示神经元与机械刺激有关)与剪应力(一种机械力，在这里用水波表示)之间的生动互动。这张图总结了该团队的发现，即果蝇的机械痛觉感受器被剪应力激活。

疼痛和不适的感觉对动物的生存和进化至关重要，因为它们有助于发现伤害或存在的威胁，并确定它们在体内的位置。疼痛信号是由痛觉感受器产生的，痛觉感受器是对身体损伤做出反应的感觉神经元，并向脊髓发送“威胁”信号。

痛觉感受器(即感觉疼痛的神经元)本质上是裸露的神经末梢，可以在身体的所有部位找到，包括皮肤、肌肉、骨骼和内脏。虽然许多神经科学研究已经调查了它们的结构和功能，但它们激活的机制仍然知之甚少。

马萨诸塞大学医学院和伍斯特理工学院的研究人员最近开始对果蝇幼虫进行实验，以更好地了解这些机制。他们发表在《Neuron》杂志上的研究结果表明，这些神经元专门对剪切应力(即由两个强度相似的力作用在物体的相反两侧并向相反方向移动引起的应力)做出反应，但对拉伸没有反应。

“与痛觉感受器激活相关的生理力量尚不清楚，”该论文的高级作者XIANG Yang说“我们这个领域的主流观点是，痛觉感受器应该被细胞膜的拉伸激活。然而，当研究果蝇的痛觉感受器时，我们惊奇地发现拉伸并没有激活痛觉感受器。”

Xiang和他的同事最近工作的关键目标是确定导致这些疼痛感知神经元激活的特定力量，并阐明潜在的转导机制。为了做到这一点，研究人员首先进行了行为实验，他们使用校准的钓鱼线戳果蝇幼虫。

“在没有刺激的情况下，幼虫倾向于向前移动，频繁地改变方向，”Xiang解释道。“然而，当我们戳一只幼虫时，它停止了移动，并显示出360度的身体旋转。这种打滚被解释为一种有意识的行为(即动物旨在逃离危险的行为)。反应的强度是根据对戳做出反应的动物打滚的百分比来衡量的。”

通过计算机建模，研究小组发现戳果蝇幼虫可以引发两种不同的力，拉伸和剪切应力来刺激痛感感受器。在接下来的钙成像实验中，研究人员将幼虫的痛觉感受器拉伸或施加剪切力，以探索哪一种力负责痛觉感受器的激活。他们发现，幼虫的痛觉感受器被剪应力激活，而不是被拉伸激活。

他们还能够识别在痛觉感受器中发现并被剪应力激活的特定类型的离子通道，称为瞬时受体电位A1 (TrpA1)。有趣的是，剪切应力似乎能够激活一小片没有细胞环境的细胞膜上的TrpA1，这为TrpA1作为剪切应力的分子传感器提供了证据。他们进一步表明，剪切应力的影响是通过调节膜的流动性。

“我们的研究有两个值得注意的发现，”Xiang说。“首先，我们证明了剪应力可能是一种生理相关的力，对痛觉感受器的激活至关重要。其次，我们提供的证据表明TrpA1是一种剪切应力传感器，而这种特性对于来自果蝇、小鼠和人类的TrpA1来说是保守的。”

大多数已知的动物体内的机械敏感离子通道对拉伸是敏感的。这组研究人员最近的工作表明TrpA1不是。

这一关键发现表明，机械力而不是拉伸力可能与疼痛感有关。在未来，它可能为进一步研究TrpA1和其他痛觉受体铺平道路，可能导致新的和重要的发现。

“在我们的研究中，我们注意到TrpA1在果蝇胃肠道中高度表达，”Xiang补充道。在这里，切应力是一种与食物通过和胃肠道收缩有关的自然机械力。我们目前正在研究TrpA1的剪应力感应如何有助于肠道组织的生长和功能。”