2021-10-04 18:10:00

諾貝爾獎｜研究人體為何感受到溫度及觸感兩美科學家平分醫學獎

18:36 更新︰卡羅琳學院評價

2021年度諾貝爾獎今天開始宣布，首個獎項醫學獎，由美國生理學家朱利葉斯(David Julius)及神經科學家帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)獲得，表揚其在發現溫度及觸感受體(for their discoveries of receptors for temperature and touch)的貢獻，有助研究慢性痛症等療法，包括新型止痛藥。二人將平分1,000萬瑞典克朗(約892萬港元)獎金。

負責評審的卡羅琳學院表示，冷、熱及觸感是人類存活必須有的感覺，亦影響人們如何與世界互動。學院指，過去人類其中一個疑惑，是我們如何感受周遭環境，例如眼睛如何感受到光線、聲波如何影響內耳、不同的化學化合物如何與鼻子及口腔的受體互動，形成氣味及味覺，也包括在陽光下走在草地上，腳底感受到的暖意及草的質感。

學院指出，哲學家笛卡兒(René Descartes)早在十七世紀，已帶出皮膚不同部分與腦部有聯繫的線索，如赤腳走在火焰上時，皮膚會向腦部傳達訊息。後來的研究陸續發現對應環境變化的特定感覺神經元(sensory neuron)，其中1944年獲醫學獎的美國生理學家厄爾蘭格(Joseph Erlanger)及加塞(Herbert Gasser)，揭示了不同的感覺神經纖維(sensory nerve fibers)如何回應特定刺激，包括有痛楚及沒有痛楚的觸感。儘管科學家愈來愈清楚是神經細胞令人對周遭環境轉變，產生細緻的感知變化，但在朱利葉斯及帕塔普蒂安的研究之前，一個基本謎題仍未解開——溫度及機械力刺激，如何轉化為神經系統內的電流脈衝，再傳至大腦，形成感知？

以薄荷醇辣椒素找出冷熱受體

加州大學三藩市分校的朱利葉斯及同事，在九十年代後期的研究，分析了辣椒素(capsaicin)如何引發人體灼熱感覺。當時科學界已知辣椒素會引發痛感，但原理不明，朱利葉斯團隊最終鎖定特定基因，從中找出一個熱力受體，命名為TRPV1。它是一種蛋白質及「瞬態受體電位陽離子通道」(transient receptor potential cation channel)，會在高溫——通常在高於攝氏42度時被激活，把信號傳至大腦，引發痛感。朱利葉斯及美國斯克里普斯研究所(Scripps Research)的亞美尼亞裔專家帕塔普蒂安，其後又各自以薄荷醇(menthol)做研究，發現另一個溫度受體，另一種「瞬態受體電位陽離子通道」、應對凍感的TRPM8。

皮膚有觸感全靠Piezo1 Piezo2

至於觸感，帕塔普蒂安及同事找出了對「被篤」有反應的細胞株，其被實驗室器材「微量移液器」(micropipette)戳時，會產生電信號。團隊最終發現一種此前不知的「機械敏感離子通道」(mechanosensitive ion channel)，命名為Piezo1，其後再發現Piezo2。Piezo1及Piezo2能感受細胞膜所受的外力，觸碰受壓時會向細胞內傳送信號，其中Piezo2對人體的「本體感覺」(proprioception、身體在不同姿勢及動作下的感覺)尤為關鍵，其連同Piezo1，與血壓、呼吸及膀胱控制等生理過程，息息相關。學院形容，朱利葉斯及帕塔普蒂安的溫度及觸感受體研究，對了解環境變化如何影響人體感知，提供了「所缺的關鍵環節」(critical missing links)。