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细毛与瘙痒:揭示慢性瘙痒新通路及治疗靶点

细毛与瘙痒:揭示慢性瘙痒新通路及治疗靶点

一项最新研究揭示了一条意想不到的感官通路,将细小的毛发与瘙痒感紧密联系起来。这一发现不仅揭示了一个此前未知的生物学系统,可能导致慢性瘙痒症的发生,更为其治疗提供了新的潜在靶点。

瘙痒看似简单,但科学家们正逐渐认识到这种感觉远比想象中复杂。密歇根大学的研究人员在小鼠身上发现了一条前所未知的感官通路,它将微小的触敏毛发与抓挠的冲动联系起来。这一突破性发现为一种长期以来充满谜团的瘙痒形式揭示了新的曙光,并有望最终帮助研究人员应对影响数百万人的慢性瘙痒症。

分子、细胞与发育生物学系的副教授Bo Duan指出:“瘙痒是大多数慢性皮肤炎症患者的主要症状之一。我们发现的这条通路,我们相信在急性瘙痒和慢性瘙痒感中都扮演着非常重要的角色。”

这项研究识别出小鼠体内一种此前未被认识的毛发类型,被称为维利样毛发(vellus-like hairs),同时还发现了一组专门的感觉神经元。这些神经元能够检测到维利样毛发的运动,并将瘙痒信号传递给神经系统。研究结果已发表在《神经元》(Neuron)杂志上,并得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的部分资助。

长期以来,科学家们已经了解蚊虫叮咬、毒藤和过敏原等化学刺激物如何引发瘙痒。然而,机械性瘙痒则有所不同。它并非由化学物质引起,而是源于皮肤或毛发的物理刺激。

新发现的维利样毛发与人类的维利毛(vellus hairs)非常相似,即通常所说的“汗毛”或“桃子绒毛”(peach fuzz),它们细小且色素稀少。尽管这些毛发覆盖了人体大部分区域,但研究人员对其在感觉中的作用知之甚少。

为了深入探究,研究团队对患有慢性皮肤炎症的小鼠进行了研究,这种疾病类似于人类的湿疹。结果显示,连接到维利样毛发的感官神经元功能正常的小鼠表现出正常的抓挠行为。然而,那些缺乏这些神经元,或其神经元被禁用的小鼠,抓挠行为显著减少。

这些结果强有力地表明,这些神经元是驱动机械性瘙痒的专门通路的关键组成部分。

Duan教授表示:“如果我们想治疗慢性瘙痒,我们需要新的靶向通路。我们的研究表明,这群神经元未来可能成为一个治疗靶点。我们正在进行相关项目研究。”

尽管研究人员无法直接在人体上测试这条通路,但多项发现表明人类体内可能存在类似的系统。

人类拥有产生这些触敏神经元所需的基因。研究团队还在小鼠体内识别出有助于将瘙痒信号从毛发传递到脊髓的蛋白质。当研究人员将体外培养的人类神经元暴露于这些相同的蛋白质时,细胞产生了响应。

Duan教授指出:“我们的研究表明,人类可能拥有这种相同的机制来传递机械性瘙痒。它还揭示了人体拥有一个专门用于这种感觉的系统。”

Duan教授最喜欢的一个演示突显了这些细小毛发的敏感程度:取一张纸巾,将其一角拧成细尖,然后轻轻刷过嘴唇周围的细毛,避开较粗的终毛,专注于细小的汗毛。在适当的条件下,这种感觉可以引发一种难以忽视的瘙痒感。

Duan教授说:“人类和动物都会经历这种瘙痒,但没有人知道其背后的分子和细胞机制。”

这项新研究有助于解释这种现象。它识别出一条通路,将特化毛发的运动与神经活动联系起来,最终产生抓挠的冲动。

这些毛发的故事实际上可以追溯到一百多年前。

科学家们此前曾注意到,小鼠体内某些维利样毛发,特别是耳朵后面、嘴唇下方和爪子附近的毛发,显得异常。然而,尽管有这些早期观察,这些毛发在感觉研究领域中却长期被忽视。

部分挑战在于方法学。研究人员此前没有既定的方法来测量小鼠的机械性瘙痒。

Duan教授解释说:“小鼠不会说它痒,但它会抓挠。”

为了克服这个问题,研究团队开发了自己的测试方法。研究人员使用一个小线圈轻轻抚摸小鼠的维利样毛发,并监测它们的反应。

在识别出涉及的神经元后,科学家们对这些细胞进行了基因改造,使其可以通过蓝光激活。当研究人员将蓝光照射到小鼠皮肤上时,小鼠的抓挠方式与物理刺激时非常相似。这项实验提供了强有力的证据,表明这些神经元直接负责产生瘙痒反应。

这一发现也引出了一个显而易见的问题:如果细毛能够引发瘙痒,为什么人类不会整天抓挠呢?

答案似乎隐藏在神经系统的更深处。

尽管维利毛覆盖了身体的大部分区域(除了手掌等少数例外),但脊髓中含有专门的“门控”回路(gating circuits),可以过滤传入的感觉信息。这些神经回路有助于在机械性瘙痒信号到达意识层面之前对其进行抑制。

如果没有这些内置的过滤器,衣服摩擦皮肤、微风拂面或一根头发移位等普通感觉都可能成为压倒性的刺激来源。

研究人员推测,这个系统可能作为一种防御机制进化而来。在小鼠和人类中,维利毛尤其集中在嘴巴和耳朵周围,这些部位是昆虫、寄生虫和其他小型害虫可能构成威胁的地方。检测这些区域的细微运动可能有助于哺乳动物在潜在入侵者造成伤害之前识别它们。


参考文献: . . Neuron, ; DOI:
(责任编辑:scinews)