历时十载,终得悟:遇冷牙痛是怎么回事?

2021-11-19 09:15:02
来源:文章来源于网络

  霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Institute of Medicine,HHMI)副总裁兼首席科学官大卫·克拉帕姆(David Clapham)说:“对于有蛀牙的人来说,喝冷饮可能会很痛苦。这是独特的痛苦。但它太难以忍受了。”,他和一个国际科学家小组已经弄清了牙齿是如何感知寒冷的,并确定了分子和细胞的参与者。该研究小组在2021年3月26日的《科学进展》杂志上报道称,称为成牙本质细胞的牙齿细胞含有能够检测小鼠和人类体温下降的冷敏感蛋白。这些细胞发出的信号最终会在大脑中引发一波疼痛。这项研究解释了古老的家庭疗法是如何缓解牙痛的。德国埃朗根纽伦堡大学的电生理学家Katharina Zimmermann领导了这项研究。她说丁香油的主要成分含有化学物质(丁香酚),它可以阻止“冷感应”蛋白的产生。丁香油在牙科已经使用了几个世纪

  Zimmermann说:“为这种传感器开发更专门的药物可能会消除牙齿对寒冷的敏感性。一旦你有了目标分子,就有可能治疗。”
  故事1,神秘通道
  当细菌和酸侵蚀牙齿表面的珐琅质时,牙齿会腐烂。当珐琅质被侵蚀时,就会形成称为空洞的凹坑。约有24亿人——约占世界人口的三分之一——患有未经治疗的恒牙龋齿,这会导致剧烈疼痛,包括对寒冷的极端敏感性——尽管科学家提出了一个重要理论,但没有人知道牙齿是如何感知寒冷的。当温度变化时,齿中的微小通道流动液体。一些研究人员认为,神经可以通过某种方式感知这种运动的方向,从而发出牙齿是冷还是热的信号。“我们不能排除这一理论,但没有直接的证据,”神经生物学家克拉帕姆说。“牙齿中的液体运动——以及一般的牙齿生物学——很难研究。科学家必须切割珐琅质(人体中最硬的物质)和另一层坚硬的牙本质,而不会压碎牙齿中的软髓、血管和神经。有时整颗牙齿‘碎裂’。”Zimmermann,克拉帕姆和他们的同事并不打算研究牙齿。他们的工作主要集中在离子通道,细胞膜上的小孔,它们扮演着分子门的角色。当检测到化学信息或温度变化等信号时,通道要么关闭要么打开,允许离子流入细胞。这会产生从一个细胞到另一个细胞的电脉冲。这是快速传输信息的方式,对大脑、心脏和其他组织非常重要。大约15年前,齐默尔曼在克拉帕姆实验室担任博士后研究员时,研究团队发现称为TRPC5的离子通道对寒冷高度敏感。但是研究小组不知道TRPC5的冷感应能力在人体中的作用。他们发现这不是皮肤问题。该研究小组在2011年的《美国国家科学院院刊》上报道说,缺乏离子通道的老鼠仍然会感到寒冷,此后,“我们进入了死胡同,”齐默尔曼回忆道。“有一天,研究小组坐下来吃午饭,讨论了这个问题,然后这个想法终于产生了。大卫说,‘那么,身体中的什么组织可以感觉到寒冷呢?’答案是牙齿。”
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  故事2:从整颗牙齿开始
  马萨诸塞州总医院的病理学家Jochen lennerz是这项研究的合著者,在检查成人标本后,他发现TRPC5确实存在于牙齿中,特别是在有龋齿的牙齿中。一项针对小鼠的新实验使研究人员确信TRPC5确实具有冷感器的功能。Zimmermann的研究小组没有敲开牙齿,而是在皮氏培养皿中检查了牙齿的细胞,而是观察了整个系统:颌骨、牙齿和牙齿神经。研究小组记录了冰溶液接触牙齿时的神经活动。在正常老鼠身上,这种冷滴触发了神经活动,表明牙齿感觉寒冷。然而,缺乏TRPC5或使用化学物质阻断离子通道的牙齿的小鼠的情况并非如此。齐默尔曼说,这是离子通道可以探测寒冷的关键线索。研究小组研究的另一个离子通道TRPA1似乎也起到了作用。研究小组追踪了TRPC5在牙髓和牙本质之间的特殊细胞类型成牙本质细胞的位置。例如,当一个牙本质暴露的人咬冰棒时,这些充满TRPC5的细胞会注意到寒冷的感觉,并向大脑发出“哦!”的信号。克拉帕姆说,这种敏锐的感觉没有像在其他科学领域那样被广泛研究。他说,牙痛可能不是一个时髦的话题,“但它很重要,影响着许多人。”齐默尔曼指出,研究小组的发现持续了十多年。“很难理解特定分子和细胞的功能,”她说。“好的调查可能需要很长时间。”