芥末洋蔥為何辣眼睛？背后機(jī)制有助于開發(fā)新型止疼藥物

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來源：生物探索

2019-08-26

很多人有這樣的體驗(yàn)，在切洋蔥或者是吃芥末時會情不自禁地流眼淚。這是因?yàn)樵谘笫[、芥末和大蔥等中含有一種特殊的物質(zhì)——芥末受體。芥末受體會讓人們產(chǎn)生眼睛刺痛的感覺，身體對這種疼痛感產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，通過流鼻涕、流眼淚等方式緩解疼痛。

近日，美國加州大學(xué)舊金山分校和昆士蘭大學(xué)的研究人員從澳大利亞黑巖蝎子的毒液中提取出一種針對“芥末受體” 的毒素（WaTx）。研究人員在探尋蝎毒靶向“芥末受體”的具體機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，這種蝎毒通過以前所未知的機(jī)制引發(fā)疼痛，這一發(fā)現(xiàn)無疑推動了新型止疼藥物的開發(fā)。該研究發(fā)表在《Cell》雜志上。

“芥末受體”是人體安全警報器

芥末受體其實(shí)是一種名為TRPA1的鈣通道蛋白，它廣泛存在于人們的感覺神經(jīng)中，是接收外界環(huán)境刺激的傳感器。當(dāng)芥末受體被激活時，鈣通道就會打開，鈣離子與鈉離子隨之流入細(xì)胞，誘發(fā)疼痛和炎癥。

加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)科學(xué)研究生課程的博士生John Lin King表示：“芥末受體是人體對環(huán)境中化學(xué)刺激物的‘警報器’，當(dāng)芥末受體遇到潛在有害化合物時，它就會被激活提醒機(jī)體正暴露在危險當(dāng)中。”

其中有一類有害化合物是芥末受體重點(diǎn)監(jiān)控的對象，這類化合物被人們稱之為“反應(yīng)性親電試劑”。像是香煙中的煙霧、芥末、洋蔥、大蒜等辛辣食物都含有能夠刺激芥末受體的化合物。

值得一提的是，炎癥因子也能夠激活芥末受體，因此TRPA1被認(rèn)為是治療慢性疼痛、瘙癢和神經(jīng)源性炎癥綜合征的潛在靶點(diǎn)。

“彎道超車”，揭示蝎毒引發(fā)疼痛的機(jī)制

研究人員為了找到特異高效的TRPA1激動劑，揭示其作用機(jī)理做了許多嘗試。像是薄荷醇和大麻都是天然的TRPA1激動劑，但是這些化合物的效力很低、效果較差。

于是，他們將目光投向了動物毒液。動物毒液能夠造成紅腫、疼痛甚至是死亡。經(jīng)過篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)澳大利亞的黑巖蝎毒（Urodacus manicatus）中含有豐富的TRPA1激活劑。通過提純分離蝎毒，研究人員得到了一種名為“芥末受體毒素”（WaTx）的多肽。

研究人員驚喜地發(fā)現(xiàn)，WaTx激活芥末受體的方式與一般的TRPA1激動劑不同。WaTx會繞過“標(biāo)準(zhǔn)路線”強(qiáng)行進(jìn)入細(xì)胞，嚴(yán)格限制進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)。一般情況下，小到離子、大到分子都是通過“內(nèi)吞作用”被細(xì)胞攝入，或是穿過細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)通道進(jìn)入細(xì)胞。但是，WaTx含有一種不尋常的氨基酸序列，使其能夠直接穿透細(xì)胞膜并進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。很少有蛋白質(zhì)具有這樣的能力。

研究小組隨后進(jìn)行了一系列動物試驗(yàn)，結(jié)果顯示：將TRPA1激活劑芥子油注入小鼠的爪子會引起疼痛、炎癥和腫脹。相反，注射WaTx的小鼠有急性疼痛和過敏反應(yīng)，但沒有腫脹。研究人員認(rèn)為，WaTx是一種防御機(jī)制。雖然幾乎每種動物，包括蠕蟲和人類都有TRPA1的形式，但研究人員發(fā)現(xiàn)WaTx僅激活了哺乳動物中的這種形式。鑒于黑巖蝎子不吃哺乳動物，毒素很可能主要是用來抵御哺乳動物的掠食者。

新型止疼藥離我們還有多遠(yuǎn)？

當(dāng)下用于止疼的藥物大多是阿片類藥物。雖然阿片類藥物能夠有效緩解疼痛，但極易上癮造成藥物依賴。

該研究結(jié)果能夠讓研究人員更好地了解急性疼痛，并為慢性疼痛和炎癥之間的聯(lián)系提供新的見解。這些發(fā)現(xiàn)甚至可能為開發(fā)新的止痛藥奠定基礎(chǔ)。

加州大學(xué)舊金山分校教授兼主席David Julius博士認(rèn)為：“這種毒素的發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家提供了一種新工具，可用于探測疼痛的分子機(jī)制，特別是選擇性地探測導(dǎo)致疼痛過敏的過程。對于那些對藥物發(fā)現(xiàn)感興趣的人，我們的研究結(jié)果顯示了，TRPA1作為新型非阿片類鎮(zhèn)痛藥治療慢性疼痛的潛力。”

參考資料：

[1] Scorpion Toxin and Wasabi Receptors Help Scientists Unravel Chronic Pain Mechanisms

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