趙妍
手上被蚊子叮了一口,好癢;臉上長了濕疹,好癢;因?yàn)檫^敏長了紅斑,好癢;罹患糖尿病多年,好癢;看到一張螞蟻窩的圖片,好癢;穿了一件不合身的衣服,好癢……幾乎每天,我們都會(huì)產(chǎn)生“癢”的感覺,“癢”從何處來呢?
很長一段時(shí)間以來,人們一直認(rèn)為“癢”是由痛覺引起的,當(dāng)刺激物使皮膚感到輕微的刺痛時(shí),我們就產(chǎn)生了瘙癢感,刺激強(qiáng)度增加,瘙癢感增強(qiáng)繼而轉(zhuǎn)變成了疼痛。這種想法直到2007年才被正式推翻,這一年科學(xué)家找到了第一個(gè)專門的癢覺受體——胃泌素釋放肽受體(GRPR),它是脊髓神經(jīng)細(xì)胞上的一種蛋白質(zhì)。
美國華盛頓大學(xué)的醫(yī)學(xué)家陳宙鋒是在尋找痛覺基因的過程中發(fā)現(xiàn)GRPR基因的,當(dāng)他向小鼠的脊髓中注射刺激物質(zhì)時(shí),這些小鼠開始“抓耳撓腮”,好像很癢一樣。于是,他將小鼠身上編碼GRPR的基因敲除,再次注入不同類型的刺激物。這只小鼠對疼痛的感覺仍然如故,但是很少有抓撓行為。這表明,痛和癢是兩種獨(dú)立的感覺,由脊髓中不同的基因調(diào)節(jié)的,而GRPR正是癢覺的一種重要受體,此外還存在其他的癢覺受體。
此后數(shù)年間,科學(xué)家們用相同的方法在小鼠脊髓中找到了好幾種癢覺受體,比如神經(jīng)肽Y、RORα等。這些受體在遇到蚊蟲叮咬和體表輕搔之類的誘因刺激后,機(jī)體免疫系統(tǒng)會(huì)釋放組胺(生物活性物質(zhì),可以引發(fā)許多細(xì)胞反應(yīng),包括過敏、炎性反應(yīng)、胃酸分泌等),激活組胺受體,將瘙癢信息經(jīng)由脊髓傳遞到大腦。
2017年,中國科學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家孫衍剛構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因小鼠,給小鼠的GRPR陽性神經(jīng)元“安裝”了一種光敏蛋白,在光照的作用下,這些神經(jīng)元會(huì)被點(diǎn)亮,照出瘙癢信息的傳導(dǎo)通路。研究發(fā)現(xiàn),脊髓中的GRPR陽性神經(jīng)元首先將組胺承載的癢覺信息傳遞到大腦的臂旁核(大腦與小腦接壤處的神經(jīng)核團(tuán))區(qū)域,繼而誘發(fā)抓撓行為。這是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第一條癢覺神經(jīng)通路。
我們都有過這樣的經(jīng)歷,明明沒有刺激物,莫名其妙地就會(huì)感到身上發(fā)癢,這是為什么呢?其實(shí)除了上述的神經(jīng)通路外,癢覺還有另一條傳導(dǎo)途徑。
科學(xué)家們將這種不明來源的瘙癢稱為慢性瘙癢,它與蚊蟲叮咬和過敏物刺激等造成的瘙癢不同,原因更加復(fù)雜多樣。生理疾病可能造成慢性瘙癢,比如濕疹、牛皮癬等皮膚病引起的瘙癢,其他體表下器官的疾病也會(huì)引起瘙癢,比如肝臟疾病導(dǎo)致膽汁淤積,造成膽汁酸結(jié)合特定的瘙癢受體;腎臟衰竭和白血病等疾病也會(huì)引起病理性瘙癢。精神疾病也可能是慢性瘙癢的原因之一:多發(fā)性硬化癥或腦瘤等神經(jīng)系統(tǒng)疾病和強(qiáng)迫癥等心理障礙引發(fā)的莫名瘙癢。這些瘙癢的感覺正是另一條神經(jīng)通路引起的。
美國耶魯大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家羅伯特·拉莫特首先找到了致癢的另一種刺激物——黧豆蛋白酶。黧豆蛋白酶是豆科植物刺毛黧豆的活性成分,它接觸人體時(shí),會(huì)刺激細(xì)胞釋放與癢覺相關(guān)的細(xì)胞活素,使人們感到癢。在拉莫特組織的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,志愿者們反映,毛刺引起的瘙癢感比蚊蟲叮咬的更強(qiáng)更快,更加難以忍受。拉莫特給志愿者們涂上抗組胺的藥物,也并不能緩解他們的瘙癢感。
在后續(xù)的小鼠實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),黧豆蛋白酶能開啟許多瘙癢基因的表達(dá),這些癢覺基因與組胺驅(qū)動(dòng)的基因并不相同,因此,黧豆蛋白酶在脊髓到大腦的癢覺通路也與組胺不同。由此,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了瘙癢的第二種機(jī)制。
通過腦部磁共振成像技術(shù)發(fā)現(xiàn),黧豆蛋白酶引發(fā)的刺激主要激活大腦的屏狀核(新大腦皮層的內(nèi)表面的神經(jīng)結(jié)構(gòu))區(qū)域。屏狀核被認(rèn)為是人體意識(shí)產(chǎn)生的地方,因此,精神疾病和心理障礙導(dǎo)致的瘙癢感也被認(rèn)為與黧豆蛋白酶共用這條神經(jīng)通路。
拉莫特使用刺毛黧豆來研究瘙癢機(jī)制
人們常說,癢比痛更難忍,這是因?yàn)檫^去我們并沒有很好的緩解瘙癢的方法,常常是一抓了之,讓痛覺壓過癢覺。但是對于慢性瘙癢來說,這種方法往往是治標(biāo)而不治本的,長期搔抓行為還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的皮膚和組織損傷,甚至引發(fā)睡眠障礙和心理問題等,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。而探索瘙癢的機(jī)制,正是為了解除瘙癢的困擾,科學(xué)家們根據(jù)瘙癢的不同機(jī)制,找到了一些止癢的藥物。
幾年前,美國國家牙科所的馬克·胡恩博士在小鼠脊髓神經(jīng)元上發(fā)現(xiàn)了一種癢覺受體——利尿鈉肽受體1(NPR1)。隨后,胡恩與另一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)合作,共同尋找能阻斷NPR1活性的化合物,再通過小鼠實(shí)驗(yàn),找到了其中最有效減少小鼠抓撓動(dòng)作的一種分子,將之制造成藥物。
但是,這些止癢藥物并不總是有效,因?yàn)槲覀円阎陌W覺的神經(jīng)通路就有好幾種,而這些藥物的作用靶點(diǎn)卻很單一。針對這個(gè)問題,美國華盛頓大學(xué)的醫(yī)生提出了一個(gè)新思路,不用抑制單一受體的作用,而是切斷神經(jīng)元的信號傳導(dǎo)通路,不讓癢覺傳遞到大腦相關(guān)區(qū)域,這樣就能從根本上止癢。
其實(shí),這個(gè)思路也算是“無心插柳”的結(jié)果,因?yàn)獒t(yī)生們是在臨床用藥中偶然注意到,原本用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物——托法替尼能夠切斷癢覺的傳導(dǎo),具有良好的止癢效果。在小鼠實(shí)驗(yàn)中,研究者發(fā)現(xiàn),身體發(fā)癢的小鼠在服用了托法替尼后,撓抓動(dòng)作基本消失。
研究者又找來一些具有慢性瘙癢癥狀的患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn),他們的瘙癢原因多種多樣,包括濕疹、銀屑病等皮膚病,腎衰竭、肝臟疾病、癌癥等體表下器官疾病和神經(jīng)性障礙等精神疾病。當(dāng)服用托法替尼后,大約有80%的患者的瘙癢癥狀及其嚴(yán)重性都得到了明顯的緩解。未來,托法替尼類的藥物也許能成為慢性瘙癢癥患者的福音。
瘙癢之謎,人類還沒有完全解開,瘙癢為什么有這么多類型?癢覺與痛覺為什么這么糾纏不清?這些謎團(tuán)等待著我們繼續(xù)探索。