2021年诺贝尔生理学或医学奖揭晓 表彰科学家在温度和压力感受器领域的发现

诺贝尔生理学或医学奖颁发给美国加利福尼亚大学的大卫·朱利叶斯和美国加利福尼亚州斯克利普斯研究所的阿登·帕塔普蒂安，以表彰其在“发现温度和触觉感受器”方面所做出的贡献。经典的外部物理刺激包括力、热、声、光、电、磁场等。对于机械力，机械刺激是如何转化为我们的触觉和压力的一直不清楚。研究人员多年前曾在细菌中发现了机械传感器，但脊椎动物的触觉机制直到2010年，Arden Patapoutian教授首先克隆了Piezo1和Piezo2两种机械敏感的离子通道后，才开始逐渐得以阐明。

组成生物的每一个分子，每一个原子，都一直处于永恒的热运动中。对于我们这个世界上的任何生物来说，感知外部环境的温度变化并做出适当的反应是生存和发展的必要条件。在我们哺乳动物里，负责感受高温的分子感受器，就是 David Julius 教授于1997年克隆的 TRPV1 离子通道。而人体内感受低温（小于28摄氏度）的分子感受器TRPM8离子通道，也是由David Julius 教授和Arden Patapoutian教授在同一年分别各自克隆的。此外，两位教授克隆了一系列对温度敏感的 trp 通道，如对极高温度(超过52摄氏度)敏感的 trpv2，以便在人体内创建一个分子热受体系统。

两位教授的工作表明 trp 通道是多能性受体，不仅可以被温度激活，还可以被各种化学刺激激活。例如，TRPV1 通道数据可以被 42 摄氏度以上的高温环境直接通过打开，引起学生感觉运动神经元的激活，让我们能够感受到一个高温；TRPV1 也可以被辣椒里面的化学组成成分辣椒素激活，所以当我们吃辣椒的时候再喝热水，就会自己感到一种特别辣和烫，甚至出现疼痛难忍。薄荷糖中的薄荷醇可以激活TRPM8通道，所以如果你边吃薄荷糖边喝冰水，你会觉得特别爽，甚至会感觉到冰凉刺痛。

因此，血浆通道trpv1和trpm8也是人体重要的主要疼痛感受器。许多制药公司正瞄准 trp 渠道，开发更有效的止痛药物。以TRPV1通道为代表的温度传感器的发现，不仅在基础研究上具有突破性意义，而且为开发新的镇痛药物、缓解人类痛苦奠定了坚实的基础。除了作为一种疼痛受体，TRP通道在呼吸和心血管疾病如哮喘和心力衰竭中也起着关键作用。它与多种癌症有关，如前列腺癌、中风和皮肤病。与色氨酸通道相似，压电通道也参与人体许多重要的生理和病理过程。例如，Piezo通道参与血压的感知。Piezo1通道进行调控铁代谢，可能在遗传性干瘪红细胞数量增多症等疾病中扮演一个关键重要角色。Piezo2在排尿过程中充当机械感受器，可作为泌尿系统疾病的靶点。因此，靶向TRP通道和Piezo通道的药物研发必将为人类健康事业发展作出一个重大贡献。

David Julius教授和Arden Patapoutian教授的工作为人体内分子温度和机械感受器的研究打开了大门，但在这一领域仍有许多重要的科学问题没有解决。例如，高温或者进行低温是如何作用在TRP通道蛋白质上的，进而可以打开我们这些研究离子通道仍然存在未知。然而，这些TRP通道的功能除了感受外界的温度刺激和化学信号外，还没有被很好地理解，以及它们是如何被人体内的内源性物质调节的。除了压电1和压电2之外，人体中是否有新的机械受体也值得研究。因此，无论从基础研究还是药物开发的角度来看，trp 渠道研究都具有重要意义，需要继续投入资源，深入挖掘。