内容整理自诺贝尔奖新闻稿，并感谢台湾省科技媒体中心的协助。2021年诺贝尔生理学或医学奖得主于台湾省时间4日下午5时30分正式揭晓！这一生物医学奖由美国生理学家大卫朱利叶斯(David Julius)和阿尔登帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)共同授予。他们的研究首次发现了“人类神经系统的温度和触觉感受器”。
人类感受冷、热和触觉的能力是与生俱来的，对生存至关重要。而是关于“温度和机械刺激如何在神经系统中转化为电信号？(外界刺激如何转化为生理感受的机制)一直是一个没有解决的问题。
朱利叶斯使用辣椒素来识别皮肤神经末梢中对热量做出反应的受体。Paputian利用压力敏感细胞发现了新的受体，这种细胞可以对皮肤和内脏器官中的机械刺激做出反应，并让我们知道机械刺激也会连接到相应的受体上。
00-1010年90年代末，加州大学旧金山分校的Julius通过分析辣椒素在接触辣椒时如何引起灼烧感，开始了温差与特定感觉受体关系的后续研究。
众所周知，辣椒素可以刺激神经细胞，引起疼痛和烧灼感，但详细的原理和机制在当时是一个未解之谜。朱利叶斯和他的同事构建了一个包含数百万个DNA片段的数据库，并在片段中找到了与特定神经元对应的受体来表达感受，这些受体可以对疼痛、热量和触摸做出反应。他们比较了细胞对辣椒素的反应，并分析了它们的DNA差异。经过研究，朱利叶斯研究小组发现了一组能使细胞对辣椒素敏感的受体。
这种新发现的辣椒素受体后来被命名为TRPV1。当朱利叶斯研究TRPV1对热的反应时，他发现TRPV1会在高于43摄氏度的温度下被激发。他意识到，他发现了一种热敏受体，在特定温度下会刺激疼痛(图1)。
图1: Julius用辣椒中的辣椒素鉴定出TRPV1，辣椒素是一种由热痛兴奋的离子通道。确定了其他相关的离子通道后，我们现在知道不同的温度如何在神经系统中诱发电信号。图//诺贝尔奖PV1的热敏特性是一项重要发现，为揭示其他温度敏感受体开辟了新的途径。之后，Julius和Pattaputian独立使用薄荷醇做研究，发现了会被寒冷刺激的TRPM8受体。
后来，与TRPV1和TRPM8相关的其他受体被证实对不同的温度有反应。许多实验室已经进行了新的研究，通过使用缺乏这些受体的小鼠来研究这些通道在热感觉中的作用。
朱利叶斯发现的TRPV1使我们能够更好地理解温差如何在神经系统中诱发电信号。
「辣椒素」如何产生灼热感？
温度感受器逐渐被解密，但为什么“机械力”的刺激可以转化为触觉和压力？一些科学家在细菌中发现了相关受体，但脊椎动物的触觉机制仍然未知。Em Patapoutian(美国加州拉霍亚的斯克里普斯研究)，希望找出这种难以捉摸的受体是什么。
Paputian和他的合作伙伴首先发现了一个细胞系。当它被微量移液器戳到并受到力的刺激时，它会发出可测量的电信号。然后，他们试图对可能被机械力激活的离子通道受体的各种基因(共72组)进行编码，找出哪组基因是关键。经过搜索，他们确定了一组基因，当它不表达时，细胞对微量吸管的刺激完全没有反应。
于是发现了一种全新的、之前完全未知的、对机械力敏感的离子通道。它被命名为“压电1”，压力的希腊语单词“I；Pesi”来了。基于与压电1的相似性，研究小组发现了第二组基因，并将其命名为压电2，它对感觉神经元的表达水平很高。进一步证实了压电1和压电2是通过向细胞膜施加压力而激活的离子通道。
Paputian发明了一系列的研究，证明了压电2离子通道对触觉非常重要，也证明了它在重要的身体位置和本体感受中起着重要的作用。压电1和压电2通道也已被证明调节一些重要的生理过程，包括血压、呼吸和膀胱控制。
图2: Pattaputian发明了一系列研究，证明了压电2离子通道对触觉非常重要。图//诺贝尔奖
「机械力」刺激如何转化为触觉？
年诺贝尔奖得主对TRPV1、TRPM8和压电通道的突破性发现，使我们能够理解温度(冷、热)和机械力如何刺激神经产生冲动，从而感知和适应周围的世界。TRP通道的发现不仅是我们感知温度的重要发现，也是受体研究的重要基石。压电2通道使我们能够触摸和感受身体各部分的位置和运动。
这些突破性的发现不仅让我们知道了离子通道对许多生理表现和疾病都是至关重要的，而且相关知识还可以应用于后续各种疾病的治疗。
这一切都说得「通」了！
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