2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，两位科学家揭秘“吃辣椒为何又热又痛”

吃辣椒又热又痛，薄荷味是冰冰凉凉，科学家告诉你为什么会有这些感觉。

北京时间10月4日下午，2021诺贝尔生理学或医学奖率先揭晓，David Julius（戴维·朱利叶斯）和Ardem Patapoutian（阿登·帕塔普蒂安）两位科学家因为发现了温度和触觉受体荣获该奖。

David Julius于1955年11月4日出生于美国纽约，目前是UCSF（加州大学旧金山分校）的教授。Julius利用辣椒素（一种来自辣椒的刺激化合物，可引起灼热感）来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器。

Ardem Patapoutian于1967年出生在黎巴嫩贝鲁特，年轻时搬到美国洛杉矶，目前是加州拉霍亚的斯克里普斯（Scripps）研究中心的教授。Patapoutian使用压敏细胞发现了一类新型受体，这类受体可以对皮肤及内脏的机械刺激做出反应。

图源自诺奖官网

一个不太冷的知识是辣感并非味觉，而是一种痛感，而辣椒素可以激活引起痛觉神经元，但其租用机制却长期困扰着学界。

Julius和同时创建一个包含数百万个DNA片段的数据库，这些DNA片段对应的是在感觉神经元中表达的基因，它们可以对疼痛、热、触觉作出反应。

通过辣椒素刺激的方法，Julius发现了一个对辣椒素有强烈响应的基因TRPV1，在接下来的研究中，他发现这个基因编码的蛋白同样对高温有响应，这也从侧面解释了辣总伴随有热的原因。

按照类似的思路，Julius与Patapoutian又分别独立使用薄荷醇（由薄荷叶和茎中所提取的白色晶体）发现了另一个受体TRPM8——一种被证明会被寒冷激活的受体。随后，人们发现了能被一系列不同温度激活的、与TRPV1和TRPM8相关的其他离子通道。

人体温度感觉的奥秘被揭开了，Patapoutian开始着手研究广泛存在的机械感，即拥抱、触摸产生的触觉。在那之前，研究人员曾在细菌中发现了能感知机械力的受体，但对脊椎动物的触觉机制仍不清楚。

Patapoutian与合作者们首先鉴定出了一套细胞系，当刺激其中的单个细胞时就会发出可测量的电信号，研究人员可以对电信号进行测量。首先，Patapoutian团队筛选了72个候选基因，其次，通过排除法成功确定了一个基因（当它沉默时，细胞对刺激不再敏感），这一全新的、对机械力敏感的离子通道，被命名为Piezo1，来自古希腊语的“压力”一词。

他们还发现了一个与Piezo1相似的基因Piezo2，它在感觉神经元中处于高表达水平，进一步地研究证实了Piezo1和Piezo2是离子通道受体，对细胞膜施加压力可直接激活这两种受体。

根据Patapoutian及其他研究团队发表的一系列论文，Piezo2离子通道对触觉至关重要，具体来看，Piezo2在感知身体位置和运动中发挥着关键作用。此外，机械力感知蛋白（离子通道） Piezo1和Piezo2已被证明参与调控血压、呼吸和排尿等其他重要的生理过程。

总结来看，受体TRPV1与温度觉、痛觉有关，Piezo2与触觉有关。

图源自诺奖官网

诺奖委员会指出，这两位诺奖得主在TRPV1、TRPM8、以及Piezo通道上的突破性贡献，不仅让我们知道人体如何感知冷热，感知触觉，从而理解身边的世界，后续的研究还为我们带来了更多生理上的洞见，也被用于开发多种治疗疾病的药物，实实在在将科学转化为了造福病患的工具。能收获今年的诺贝尔生理学或医学奖，正是对他们所做贡献的最好认可。

上述发现之于人们的日常生活，会有怎样的影响？

Julius进一步地研究也显示，TRPV1对于炎症过程中产生的化学物质很敏感，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作了铺垫。

基于药物层面的研究，与温度觉、痛觉有关的高温受体TRPV1的发现，将有助于疾病治疗过程对疼痛的缓解，类似于止痛药。理论上，找到抑制TRPV1表达的拮抗剂，或许就能降低人体对疼痛的感知，达到缓解疼痛的效果。

专注科研教育的ViaX盐趣公众号文章介绍称，TRPV1一经发现就开始做起了转化研究，目前，TRPV1拮抗剂的进度比较缓慢，大部分研究仍然处在一期、二期临床阶段。相较于容易产生成瘾性的阿片类药物，TRPV1拮抗剂在止痛药领域的未来前景可期。而在心血管领域，不少研究已经发现了Piezo的作用，虽然临床使用尚不明朗，但从某种程度上来说，Piezo的出现改变了整个心血管领域的研究走向。

基础科学是临床医学等实用学科的基石，通过对基础科学的深入研究，人们才能更好地了解病理生理变化、发病机制、药物如何在疾病过程中发挥作用。

诺贝尔生理学或医学奖根据已故的瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱而设立，目的在于表彰在生理学或医学界做出卓越发现的人。该奖奖章图案是拿着一本打开书的医学之神，正在从岩石中收集泉水，为生病的少女解渴。奖章上刻有一句拉丁文，大致翻译为：新的发现使生命更美好。

2021年诺贝尔奖于2021年10月4日至11日陆续揭晓，由于疫情原因，2021年5项诺贝尔奖得主仍将在各自国家获颁奖项。

（钛媒体App编辑杨亚茹综合诺奖官网、药明康德、科研圈、医药魔方）

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