天一热,难以忍受的,除了升高的温度,还有让你无处可逃的蚊子。而让我们意识到被蚊子咬了的,往往不是“凶手”本身,而是不愉快的痒感觉。对于蚊子咬的那种痒,挠的那一刹那奇爽无比,停的一刻百爪挠心。
那么问题来了,相比于被人挠痒痒的痒,挠的时候百爪挠心,停的瞬间奇爽无比,蚊虫叮咬的痒和挠痒痒的痒到底是不是一种痒呢?
认识痒觉
视觉、听觉、嗅觉、味觉、冷、热、痛、痒,如此种种都是感觉,是大脑对感受细胞产生经神经系统传输进来的外界刺激加工的产物。痒是一种引起机体产生抓挠欲望的不愉快感觉,最早由德国内科医生Samuel Hafenreffer在1660年定义。
Samuel Hafenreffer的不开心脸
就像是痛觉是为了使动物自身远离伤害一样,痒觉也是动物自我保护机制中的一种。对一些无害接触,比如衣服和皮肤的接触等,机体选择无视。而对于引起身体不适的接触,机体的反应是去除,例如蚊虫叮咬等。这种与无害接触感觉不同的就是痒,而身体的反应是抓挠。
痒的信号传导通路
痒的感觉要通过神经细胞的几次“接力”传递,才能被传输到大脑的身体感觉中心。目前公认的痒觉传递通路大致为:神经末梢(受到刺激)—脊髓背角—脊髓丘脑束—大脑皮层(产生痒觉)。痒觉从脊髓到大脑的传递一直是痒觉信号传导通路中的一个难关。
直到2017年,中国科学院神经科学研究所孙衍刚及其团队首次揭示出痒觉从脊髓传递到大脑的重要通路,即,脊髓-臂旁核投射参与了痒觉信息传递,而臂旁核是参与痒觉信息处理的重要脑区。以往的研究发现,在痒觉刺激时,脊髓背侧投射到大脑臂旁核的神经元被激活。研究者猜想,臂旁核可能参与了痒的感觉。接下来,实验证明了这个猜想。通过光遗传的方法阻断了脊髓到臂旁核的投射,发现小鼠对痒刺激的抓挠反应有显著的减少。
Mu et al. 2017(图片有改动)
痒和痛,是敌是友?
很多人都有这样的经验,被蚊子叮咬后,会不自觉的抓挠叮咬部位,甚至会挠伤。当感觉到火辣辣的疼痛之后,痒的感觉就消失了。痛感消失后,又会出现痒的感觉。对于痛和痒的认识,也是一段坎坷的经历。
最开始大家认为,痒和痛是由相同的神经元编码。刺激强度较小,编码痒觉;刺激强度较大,编码痛觉。然而,目前已经有越来越多的证据否定了这一观点。
目前占主流的是选择性学说和特异性学说。选择性学说认为,痒觉的产生和传递是由体内一部分神经元特异性承担的,与痛觉等其他感觉的传导相独立;而特异性学说则认为,痒觉通路虽然存在某些特有的感觉投射神经元,但是整体痒觉的传递和疼痛等其他感觉是交联在一起的,并且认为痛觉传导会抑制痒觉信号的传导。这也是为什么在痒的时候轻微抓挠会暂时减缓痒觉的原因。
痒觉传递的选择性学说和特异性学说
感受痒的受体有很多
能够引起痒的因素有很多,例如蚊虫叮咬、轻微触碰、接触到某些植物、伤口愈合、感染等。对于各种致痒因素,身体也会有很多种受体来感受这些刺激,从而产生痒的感觉。蚊虫叮咬、荨麻疹等致痒的化学物质是组胺,是组氨酸脱掉羧基而形成的。皮肤受到刺激后,分泌组胺,与皮肤中的组胺受体结合形成痒信号。刺毛黧(lí)豆种子也能是人感到巨痒的感觉。其豆荚尖刺有黧豆蛋白酶,能与皮肤中的一种蛋白酶激活受体结合产生痒的信号。
目前得到研究的痒觉受体主要包括7大类,分别为组胺受体、白介素受体、蛋白酶激活受体、阿片类受体、大麻素受体、胃秘素释放肽受体以及瞬时电压感受受体。
机械性痒和化学性痒,传导通路有差异
根据传递通路的差异,研究者将痒觉划分为机械性痒和化学性痒。对于无害触摸,机体会选择无视不做反应;但是对于一些轻微触摸,比如蚂蚁爬过手臂、植物扫过裸露的皮肤等,则会感受到痒。机体是如何区分二者的呢?
研究发现,脊髓背角神经元表达的神经肽Y在其中起了关键的作用,它能将某些轻微接触引起的痒觉通过,而对另一些不予理睬。美国科学家Martyn Gouding发现,如果将小鼠脊髓中的这些神经元切除,小鼠会把所有轻微接触感受为痒信号而不断的抓挠。
化学性痒和机械性痒觉传导通路的差异
而在化学性痒传导通路中,发挥重要作用的是脊髓背角神经元表达的胃泌素释放肽受体。研究表明,胃泌素释放肽受体的缺失能显著降低化学肽诱发的抓挠反应。去除神经肽Y类神经元,同时再去除胃泌素释放肽分泌神经元,无法消除机械性刺激产生的痒觉。这说明,化学性痒和机械性痒的传递通路是不同的。机械性痒能通过非伤害性的触摸、电刺激等诱发,而化学性痒则可通过组胺、氯喹等化学物质激发,二者通过不同的感觉神经元产生相应信号。例如,挠痒痒主要是轻微触摸产生的机械性痒,而蚊虫叮咬则是组胺引起的化学性痒。
化学性痒,痒觉传导通路也存在高低
化学性痒的痒信号通路也可分为两种,分别为组胺依赖的痒信号通路和非组胺依赖的痒信号通路。二者的差别在于痒信号传导的神经纤维不同。
组胺依赖的痒信号通路,类似于普通公路,速度慢但分布广。由对机械刺激不敏感的无髓鞘C纤维(CMi)介导,纤维传导速度较慢,神经支配较广泛,可以被组胺激活。其神经末梢主要分布在真皮和表皮的分界处。少数直接分布在表皮。神经末梢接受组胺刺激后,将信号传到到脊髓背角。并将信号沿脊髓丘脑束传导至丘脑,继续上行传到至大脑的感觉中枢。
非组胺依赖的痒信号通路,则类似于高速公路,传输速度较快。由对机械-热敏感的C纤维(CMHs)介导,这些纤维的神经末梢主要分布在表皮。CMHs将痒信号传到到脊髓背角,然后沿脊髓丘脑束上行传到到丘脑,继续上行传导至大脑的感觉中枢。
不同的痒觉刺激能够激活不同的脑区
目前尚未有研究能明确指明某个脑区是痒觉感受或是调控的中心。脑影像学研究发现,组胺和黧豆蛋白酶激活的脑区存在差异。这说明不同的致痒刺激激活的脑区也存在着差异。
绿色的是组胺激活的脑区,蓝色是黧豆蛋白酶激活激活的脑区,红色是二者共同激活的脑区。Alexandru D.P. Papoiu et al,2012
所以说,虽然叫法一样,但蚊子叮咬的痒和挠痒痒的痒其实并不完全是同一种感觉呢。
参考文献:
http://www.wikiwand.com/en/Samuel_Hafenreffer
Bourane, Steeve, et al. "Gate control of mechanical itch by a subpopulation of spinal cord interneurons." Science 350.6260 (2015): 550-554.
Papoiu, Alexandru DP, et al. "A tale of two itches. Common features and notable differences in brain activation evoked by cowhage and histamine induced itch." Neuroimage 59.4 (2012): 3611-3623.
Green, Dustin, and Xinzhong Dong. "The cell biology of acute itch." J Cell Biol 213.2 (2016): 155-161.
Sun YG, Chen ZF. A gastrin-releasing peptide receptor mediates the itch sensation in the spinal cord. Nature July 25, 2007, advance online publication.
Alexandru D.P. et al. Tale of Two Itches. Common Features and Notable Differences in Brain Activation Evoked by Cowhage And Histamine Induced Itch. Neuroimage. 2012 Feb 15; 59(4): 3611–3623.
Mu D, Deng J, Liu K F, et al. A central neural circuit for itch sensation[J]. Science, 2017, 357(6352): 695-699.
作者:猫公爵(中国科学院水生生物研究所)
文章来源于科学大院公众号