▎药明康德内容团队编辑

  人为什么会打喷嚏?今日《细胞》杂志在线发表的一篇论文为这个有趣的问题提供了潜在答案。由圣路易斯华盛顿大学(WUSTL)刘琴教授领衔的一支团队发现了“喷嚏反射”背后的神经学机理,有望让我们找到控制打喷嚏的方法。

  在这个时节,减少打喷嚏有其重要意义。包括新冠病毒在内,许多病原体都通过空气传播。“一个喷嚏能产生两万个带有病毒的液滴,且能悬浮在空中长达10分钟,”刘琴教授点评道,“相比之下,咳嗽、几分钟的说话只能产生约三千个液滴。为了预防未来的病毒爆发,以及治疗由于过敏原引起的病理性喷嚏,理解打喷嚏背后的通路是非常重要的。”

  说起来容易做起来难。早在20多年前,科学家们就已经在中枢神经系统里找到了能刺激打喷嚏的区域。然而20多年过去了,对于打喷嚏背后的细胞和分子生物学机理,研究人员们依旧知之甚少。

  ▲本研究负责人刘琴教授(图片来源:刘琴教授实验室官网)

  为了填补这一空白,刘琴教授团队决定使用小鼠模型一探究竟。具体来看,研究人员们让小鼠接触雾化的辣椒素等能刺激打喷嚏的分子,然后观察背后的神经反应,以及筛选可能参与其中的信号分子。

  先前,人们已经知道哪些神经细胞会对辣椒素起反应。通过分析这些神经细胞,科学家们找到了一类与辣椒素诱发的喷嚏有关联的鼻感觉神经元(nasal sensory neurons)。理论上说,这些神经元被激活后会告诉大脑:“我受刺激了,你赶紧打喷嚏。”

  那么它们是怎么和大脑隔空喊话的呢?研究人员们进一步寻找这些神经元分泌的神经递质/神经肽,并找到了一种叫做“神经调节素B”(NMB)的分子。它可能就是传递“打喷嚏”信号的关键。

  为了验证这个想法,研究人员们寻找哪些神经元可能对分泌的NMB具有敏感性,并去除了可能接受NMB信号的神经元。果不其然,小鼠的喷嚏反射就消失了。除此之外,研究人员们还发现即便保留这些神经元,但只要去除它们的NMB受体,同样可以抑制打喷嚏的反射。

  有意思的是,当小鼠的这些脑区接触到NMB分子后,即便它们没有接触到能让它们打喷嚏的辣椒素或是其它过敏原,这些动物依旧会打喷嚏。

  这些结果清楚地说明,NMB正是诱发打喷嚏的关键信号分子!

  之后,这支团队进一步对机理进行了完善。他们指出那些接受NMB信号的神经元会映射到尾端腹侧呼吸群(cVRG)。当这些神经元被激活后,就会诱发cVRG神经元的动作电位,完成打喷嚏的一系列反应。

  “有趣的是,这些刺激打喷嚏的神经元都不在任何与呼吸有关的脑干区域。”刘琴教授说道。这或许是大脑在演化中避免重要功能互相干扰而演化出的一种机制——和打喷嚏有关的神经元不在控制呼吸的重要部位,而是通过神经元之间的直接连接来完成功能上的协调。

  总结来看,研究人员们找到了“打喷嚏反射”的分子生物学机理,解决了这一领域20多年来的一个难题。《细胞》杂志的研究亮点部分也提到,这是第一个与化学诱导/过敏诱导的喷嚏相关的“肽能信号通路”(peptidergic pathway)。

  ▲这一研究有望让我们找到控制打喷嚏的良方(图片来源:123RF)

  在应用方面,这些发现有望让我们更好地理解打喷嚏这件事。无论是减少呼吸道病毒的传播,还是为了缓解过敏季的不适,通过靶向NMB及其受体,可能是一个减少打喷嚏的潜在方式,有待未来的新药研发人员们去探索。

  参考资料:

  [1] Fengxian Li et al。, (2021), Sneezing reflex is mediated by a peptidergic pathway from nose to brainstem, Cell, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.017

  [2] What makes us sneeze? Retrieved June 15, 2021, from https://medicine.wustl.edu/news/what-happens-when-we-sneeze/


新闻来源:新浪