破解人类痛觉与触觉的秘密：2021诺贝尔生理学或医学奖出炉

北京时间10月4日17时30分，2021年诺贝尔生理学或医学奖正式揭晓。

今年的诺贝尔生理学或医学奖授予两位美国生理学家戴维·朱利叶斯（David Julius）和阿代姆·帕塔博蒂安（Ardem Patapoutian），以表彰他们在研究中发现了人体感知温度、压力及疼痛的分子机制，为与触觉相关的生理疾病研究提供了重要依据。

两位获奖者将分享1000万瑞典克朗奖金（约合人民币760万元）。

获奖者履历

戴维·朱利叶斯，1955年出生于美国纽约，他是加利福尼亚大学旧金山分校生理学及分子生物学教授。

阿代姆·帕塔博蒂安，1967年出生于黎巴嫩贝鲁特，目前在美国加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所霍华德休斯医学研究所工作。

图源：诺贝尔奖官网截图

两人都有移民背景，朱利叶斯的祖父母为逃离东欧的反犹太主义而移民了美国；帕塔博蒂安的童年在战火动荡的黎巴嫩度过，19岁后他去美国定居。

人们会感觉到酸甜苦辣和各种压力疼痛，但是在分子水平、温度、压力等物理属性究竟是如何被探测，并转化为大脑可处理的信号，一直都是一个神秘领域，吸引着许多生物学家和神经科学家，而这也正是朱利叶斯和帕塔博蒂安所研究的领域。

从神经层面来看，人们的大多感官可以简化地理解成“接受刺激-传递信号-大脑接收信号并做出反应”。整个过程需要一类被称为感受器（receptor）的结构的帮助，而感受器只有在特定情况下才会被激活，就像锁需要特定的钥匙才能打开一样。

朱利叶斯和帕塔博蒂安表示，当他们尝试理解感官与环境之间复杂的相互作用时，有些关键的环节被忽视了。

作为神经科学领域的翘楚，两人在过去的20多年间，分别独立发现了人体温度感受器和压力感受器机制，为温度感知和机械感知提供了分子和神经基础，从而引领了神经科学领域的一场变革。

为什么辣椒热吃薄荷冷

大家都有这样的感觉：将薄荷糖含在嘴里，很快就会感到一阵清凉；吃完麻辣火锅后，嘴巴会迅速感到一阵灼热，第二天“菊花”还会感到火辣辣的痛。

但是这种机制在人体神经系统里到底是如何运作的呢？

早先，一些科学研究表明，在辣椒素和高温的刺激下，一部分感觉神经元变得活跃，但关于其作用的具体机制一直存在争议。直到1997年，朱利叶斯在感受疼痛的神经元上识别出了受体分子TRPV1，并证明它能被高温和辣椒素激活，才揭开了答案。

朱利叶斯发现，TRPV1属于一个离子通道家族，它位于细胞膜上，一旦激活就会打开，让带电离子（如钠和钙）流入细胞。而TRPV1广泛地分布在我们身上，这就是为什么辛辣的食物在进出身体的过程中都会带来灼热的感觉。朱利叶斯也发现了薄荷醇能激活神经系统中对冷反应的感觉受体。

TRPV1是第一个在脊椎动物身上被确认生理功能的TRP通道，是理解触觉和痛觉的分子基础的一个里程碑。

因为朱利叶斯的发现，后续科学家们也认识了更多家族成员，比如“芥末感受器”TRPA1、会被百里香等香料激活的TRPA3等等。

朱利叶斯的进一步研究还揭示了TRPV1与炎症相关的疼痛敏感反应有关，这为癌症疼痛和其他疾病的治疗开辟了新的潜在途径。

《每日新闻》科学编辑玛丽亚·冈瑟表示，“朱利叶斯的发现，让我们更深入了解感觉如何运作，也让我们在制造止痛药方面开启了全新的可能性”。

如何感知外界压力

与朱利叶斯不一样的是，帕塔博蒂安选择另外一个方向——研究人的本体对压力的感觉机制。

大部分人都有本体感觉的能力，这是人类感知身体在空间中位置的能力。这种感觉可以让人类能够站立和行走，甚至闭上眼睛后依旧能够行走自如，它依赖的是那些向大脑发出肌肉伸展信号的神经元。

2010年，帕塔博蒂安的团队发现了两个新的离子通道，它们会被机械压力（用细棒轻轻戳）激活，产生电活动。这两个离子通道被命名为PIEZO1和PIEZO2。这个名字来自希腊语中的“piezi”，意为“压力”。

这项突破开启了一片全新的领域，让人们逐渐认识这些离子通道在触觉、疼痛、血压调节和本体感觉等各方面压力感知中的作用。

帕塔博蒂安的团队和其他研究已经证明，PIEZO2是本体感觉相关的关键分子。缺乏PIEZO2的人，在黑暗中站立和行走都有困难。帕塔博蒂安近期研究还发现，PIEZO1在控制红细胞体积中会发挥作用，另外，PIEZO1基因的变异似乎还可以防止疟原虫感染。

帕塔博蒂安表示，他的研究生涯中也曾经历过很长一段时间进展缓慢的阶段，他甚至曾经想过转行，但最终还是坚持了下来。“这是一段非常迷人的旅程，PIEZO带我们从生物学和病理生理学，接下来又会带着我们前往新的未知的领域。”他说。

此前，由于朱利叶斯和帕塔博蒂安二人开创性的发现，他们被授予了2020年科维理神经科学奖（Kavli Prize in Neuroscience）。

科维理神经科学奖评审委员会主席克里斯汀·沃尔霍夫表示：“朱利叶斯和帕塔博蒂安的独立发现正在彻底改变我们对于感觉探测的认知，并将对解决全球健康和疾病问题产生深远影响。”

诺贝尔生理学或医学奖是根据已故的瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱而设立的，目的在于表彰前一年在生理学或医学界做出卓越发现者。该奖项于1901年首次颁发，由瑞典首都斯德哥尔摩的医科大学卡罗林斯卡医学院负责评选，颁奖仪式于每年12月10日（诺贝尔逝世的周年纪念日）举行。从1901年到2020年，共颁发了111项诺贝尔生理学或医学奖。

受新冠肺炎疫情影响，诺贝尔基金会于9月23日宣布，2021年诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖以及经济学奖得主将延续去年的方式，在各自国家获颁相关奖项，而不是按传统赴瑞典首都斯德哥尔摩参加颁奖典礼。

值班丨蕾

原标题：《破解人类痛觉与触觉的秘密：2021诺贝尔生理学或医学奖出炉》

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