中國生物技術(shù)信息網(wǎng)官方賬號(hào)16分鐘前
我們每個(gè)人的心愿都是“沒有蛀牙”。因?yàn)橐坏┭捞燮饋恚蜁?huì)經(jīng)歷那種難以形容的“要命”疼痛。此時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)刮豢跊鰵鈺r(shí)，疼痛感就會(huì)加劇。在口腔門診看牙時(shí)，通常牙醫(yī)也是通過在牙齒表面吹涼氣尋找痛點(diǎn)以確定蛀牙的位置。
那為什么在冷刺激下，牙疼的感覺會(huì)被放大？
北京時(shí)間3月27日，發(fā)表在《Science Advances》上的一項(xiàng)最新研究中，由德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)、美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）和麻省總醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十多年，終于闡明了牙齒是如何感知寒冷的。在小鼠和人類中，成牙本質(zhì)細(xì)胞含有能檢測(cè)溫度下降的冷敏感蛋白，并會(huì)向大腦發(fā)出信號(hào)，反饋我們的就是劇烈疼痛感。而且，牙齒的傷害性感受器對(duì)寒冷的響應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于皮膚的。研究人員表示，開發(fā)靶向這種感受器的特異性藥物有助于消除牙齒對(duì)寒冷的敏感。
成牙本質(zhì)細(xì)胞（odontoblasts）位于牙髓周圍與前期牙本質(zhì)相連處。牙本質(zhì)是構(gòu)成牙齒主體的硬組織，位于牙釉質(zhì)和牙骨質(zhì)的內(nèi)層。
當(dāng)細(xì)菌和酸性物質(zhì)侵蝕牙齒表面的牙釉質(zhì)時(shí)，牙齒就會(huì)遭殃。隨著牙釉質(zhì)被侵蝕，就會(huì)形成稱為蛀牙的凹坑。全球大約有24億人（約占世界人口的三分之）在恒牙上有未經(jīng)治療的蛀牙，這就可能會(huì)引起劇烈疼痛，包括對(duì)寒冷的極度敏感。
牙齒是如何感知寒冷的？此前科學(xué)家們提出了一個(gè)主要的理論，即牙齒內(nèi)的液體會(huì)隨著溫度變化流動(dòng)，神經(jīng)會(huì)以某種方式感知這種運(yùn)動(dòng)的方向，從而發(fā)出牙齒是冷或是熱的信號(hào)。
該研究共同通訊作者、HHMI的副所長(zhǎng)，神經(jīng)生物學(xué)家David Clapham說：“我們不能排除這個(gè)理論，但還沒有直接證據(jù)?！?/p>
牙齒的流體運(yùn)動(dòng)以及牙齒生物學(xué)通常都很難研究?？茖W(xué)家們必須切開人體內(nèi)最堅(jiān)硬的物質(zhì)——牙釉質(zhì)，以及牙本質(zhì)，所有這些都不能破壞牙齒的軟質(zhì)牙髓及其內(nèi)部的血管和神經(jīng)。否則，整顆牙齒就會(huì)稀碎。
因此，研究人員并沒有打算研究牙齒。他們的工作主要集中在離子通道上，即細(xì)胞膜上類似分子門的孔隙。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)信號(hào)（如化學(xué)信息或溫度變化）后，通道開啟，讓離子涌入細(xì)胞。這就產(chǎn)生了從一個(gè)細(xì)胞到另一個(gè)細(xì)胞的電脈沖，它是一種快速傳遞信息的方式，對(duì)大腦、心臟和其他組織至關(guān)重要。
大約15年前，這項(xiàng)新研究的負(fù)責(zé)人Katharina Zimmermann還是Clapham實(shí)驗(yàn)室的博士后時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室就發(fā)現(xiàn)一種名為TRPC5的離子通道對(duì)寒冷高度敏感。但他們并不知道TRPC5的冷感應(yīng)力是在身體的哪個(gè)部位發(fā)揮作用的，但確定了不是來自皮膚。2011年時(shí)，該團(tuán)隊(duì)在《美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）》上發(fā)表了該研究，表明缺乏離子通道的小鼠仍然可以感知寒冷。
含有離子通道TRPC5（綠色）的成牙本質(zhì)細(xì)胞緊緊包裹著小鼠磨牙牙髓和牙本質(zhì)之間的區(qū)域
Zimmermann說：“在那之后，我們的研究仿佛進(jìn)入了死胡同。直到有一天的午飯時(shí)分，我們坐在一起討論這個(gè)問題，突然就產(chǎn)生了新的思路。Clapham教授說，我們的體內(nèi)還有什么組織能感知寒冷呢？答案是牙齒?！?/p>
該研究共同通訊作者、麻省總醫(yī)院的病理學(xué)家Jochen Lennerz在檢查成人牙標(biāo)本后發(fā)現(xiàn)，TRPC5通道確實(shí)存在于牙齒中，而且更多的存在于有蛀牙的牙齒中。
在這項(xiàng)新研究中，他們通過小鼠實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這一點(diǎn)，TRPC5確實(shí)具有冷傳感器的功能。研究人員沒有把牙齒敲開，也沒有只在培養(yǎng)皿里檢查它的細(xì)胞，而是開發(fā)了一個(gè)完整的小鼠下頜骨、牙齒和下頜神經(jīng)的系統(tǒng)。他們記錄了當(dāng)冰冷的液體接觸到牙齒時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)。
在正常小鼠中，這種寒冷觸發(fā)了神經(jīng)活動(dòng)，表明牙齒感覺到了寒冷；而在缺乏TRPC5的小鼠中，或是在用一種阻斷離子通道的化學(xué)物質(zhì)處理過的牙齒上，情況并非如此。這正是離子通道能夠感知寒冷的關(guān)鍵線索，而另一個(gè)離子通道TRPA1似乎也發(fā)揮了作用。
隨后，他們追蹤TRPC5通道發(fā)現(xiàn)了一種特殊的細(xì)胞類型，即成牙本質(zhì)細(xì)胞。于是這也就解釋了，當(dāng)一個(gè)牙本質(zhì)暴露在人在咬一口冰棍時(shí)，那些TRPC5細(xì)胞會(huì)感覺到寒冷，并向大腦發(fā)出酸爽的信號(hào)。
研究人員說，這種敏銳的感覺還沒有像其他科學(xué)領(lǐng)域那樣被廣泛研究。牙痛可能不是一個(gè)時(shí)髦的研究課題，但它真的很重要，因?yàn)闀?huì)影響很多人。
Zimmermann指出，這一發(fā)現(xiàn)歷時(shí)十多年。弄清楚特定分子和細(xì)胞功能是很困難的，她說?！昂檬露嗄ィ玫难芯靠赡芫褪切枰荛L(zhǎng)的時(shí)間?！?/p>
此外，Zimmermann還解釋了一種古老的傳統(tǒng)療法是如何緩解牙痛的。她說：“在牙齒急性炎癥期間是可以用丁香油來止疼的，因?yàn)樗闹饕煞趾幸环N化學(xué)物質(zhì)，可以阻止'冷傳感器’蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。而且，丁香油已經(jīng)在牙科治療領(lǐng)域使用了幾個(gè)世紀(jì)?！?/p>
論文鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/7/13/eabf5567
