蚊蟲叮咬會癢,螞蟻爬過會癢,皮膚異樣時會癢,傷口愈合時也會癢……癢,是我們每天或多或少都會感受到的并不十分愉快的感覺。它是一種因皮膚受到外界刺激而產(chǎn)生的神經(jīng)沖動,主要傳遞過程是神經(jīng)纖維-脊髓-丘腦通路-大腦。那么,癢到底是由什么引起,又是由什么來幫助它傳遞到大腦的呢?
人們能感知羊絨毛衣軟糯的觸感,能體會春夏秋冬的冷熱變化,被玫瑰花刺扎到之后會下意識躲避,被蚊蟲叮咬后會情不自禁抓撓……之所以會出現(xiàn)這些反應,是由于我們的皮膚上有很多具有信號轉導功能的蛋白(即蛋白質,機體中廣泛存在的一類生物大分子,是機體組織和細胞的重要部分)。
這些蛋白作為媒介,每個都有自己的職責,負責傳遞不同類別的信號,讓大腦感知到這一切。它們的一些成員,同屬于一個組成人體細胞表面膜蛋白的大家族——G蛋白偶聯(lián)受體。該家族與離子通道(一類能通透特定離子的、貫穿細胞膜的蛋白質孔道)一樣,在皮膚生理或病理中發(fā)揮著重要的細胞信號轉導作用。
創(chuàng)口愈合期,我們常會突然感受一陣癢。這是由于在炎癥反應中,人體會釋放出血清素(又名5-羥色胺,神經(jīng)系統(tǒng)中一類重要的物質,可用來調節(jié)生物體內多種精神行為和生理行為)。
研究發(fā)現(xiàn),人體創(chuàng)口周圍的血清素濃度會明顯高于正常水平,科研人員推測,該物質的富集能夠幫助創(chuàng)口愈合。但血清素想要作用于皮膚,就需要皮膚表面的5-羥色胺2型受體幫忙。
5-羥色胺2型受體被血清素激活后,與下游的G蛋白(一類信號轉導蛋白)結合,催動著兩種酶相互交換,細胞內的“信使”,如肌醇三磷酸和甘油二酯,濃度隨之升高,活躍地將癢的信號通過神經(jīng)網(wǎng)絡傳遞到大腦。這樣,我們就能感受到傷口正在愈合的信號之一——小蟲子爬過般的癢。
組胺,是一種具有廣泛生理作用的胺類物質,常出現(xiàn)在皮膚、支氣管黏膜、腸黏膜和神經(jīng)系統(tǒng)中,與覺醒、飲水攝食、體溫、內分泌和學習記憶等功能都有關系,與受體結合后,可以促進毛細血管舒張。被蚊子叮咬后,皮膚表面會紅腫、瘙癢,正是由于其“唾液”中的酸性物質讓人體不斷分泌組胺,持續(xù)刺激局部皮膚,才誕生了奇癢無比的蚊子包。
在皮膚表面,有一類專門“對接”組胺的受體,共分為4種亞型,能夠觸發(fā)瘙癢感的是其中的1型。接收到組胺的信號后,1型受體會與下游蛋白結合,使細胞內的鈣離子濃度升高,最終產(chǎn)生癢覺。
科研人員利用冷凍電鏡技術解析1型受體與其下游蛋白復合物的結構后發(fā)現(xiàn),該受體被組胺激活后,其細胞外側的結合口袋會被擠壓,導致細胞內側空腔被打開,與下游蛋白結合。這一結構分析能夠幫助科研人員設計新的抗組胺藥物。
秋冬季節(jié),皮膚變得干燥,有時會突然發(fā)癢,這并不是因炎癥引發(fā)的感受,所以沒有外源性的物質來刺激、激活,而是受體自身的“工作”。
人體中存在一種蛋白酶活化受體,共有4種亞型,其中一種負責癢覺。肥大細胞分泌蛋白酶與受體作用后,將自己氨基端的“帽子”摘下來,把露出來的受體的“小腦袋”伸進自己的“肚子里”,與自身的配體口袋相結合。這“小腦袋”是受體自激活的“裝置”,被激活后,受體開始工作,向大腦傳遞癢的感覺。
現(xiàn)實生活中,有些人并未接觸過敏原,但在劇烈運動、情緒激動、冷熱刺激、搔抓后,會出現(xiàn)類似過敏的反應——皮膚長出大片紅斑,伴隨強烈的瘙癢。這種瘙癢與部分受體關系密不可分。
在人體的肥大細胞(常沿小血管和小淋巴管成群分布,可釋放多種物質啟動針對病原體的炎癥反應,是免疫系統(tǒng)中首先與侵入體內的病原體接觸的哨兵)中,有一類肥大細胞相關受體,共有50多種,分為8個亞家族。這些受體包含了許多分泌物質,在刺激之下,便能引發(fā)肥大細胞的脫顆粒反應(肥大細胞大量釋放其分泌顆粒內含物質的一種分泌方式),進而引起假過敏反應。
利用冷凍電鏡技術解析這些受體的結構,能夠更好地研究人體的過敏反應,加速了與肥大細胞相關的過敏癥狀的藥物研究。
前面介紹的幾種受體,均是在皮膚或多或少“受傷”的情況下產(chǎn)生。但當螞蟻爬過、或是頭發(fā)扎一下時,雖然皮膚沒有受傷,也會出現(xiàn)癢的感覺,抓撓兩下就好了,這又是什么情況呢?
原來,這種癢被稱為“機械癢”,與神經(jīng)纖維中表達的神經(jīng)肽Y(一種含有36個氨基酸殘基的神經(jīng)肽,在哺乳動物中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛分布,是含量最豐富的神經(jīng)肽之一。參與調節(jié)攝食、痛覺、睡眠、情緒、學習與記憶等生理功能)有關。
研究表明,神經(jīng)肽Y可以調節(jié)癢覺,讓因輕微觸碰而產(chǎn)生的癢快速通過神經(jīng)通路。這是人類在進化過程得來的一種能力,既用這種方式提醒自己躲避蚊蟲叮咬和細密小刺植物的侵擾,也能讓這種癢迅速消失,不會一直持續(xù)下去。
早就習慣的癢覺背后,引發(fā)的是一連串生理反應。人體是一座巨大的生物工廠,齒輪環(huán)環(huán)相扣、機器轟鳴運轉,才能轉動出這別樣的生命“樂章”。
(責任編輯 / 牛一名 美術編輯 /周游)