PLoS One:为什么挠痒的感觉这么爽?
2014-03-24 MedSci MedSci原创
首先要申明的是,做这个实验可不是要存心折磨人——研究人员通过某些手段致使志愿者们一条手臂痒得发疯,却不允许他们用任何方式挠痒。然后再将他们送 入磁共振(MRI)扫描仪,观察他们感到痒痒时,当研究人员帮他们挠痒,以及当他们终于得以自己挠痒时,他们的大脑中分别有哪些部位处于活跃状态。 这项研究所要解决的科学问题是:为什么挠痒的感觉这
首先要申明的是,做这个实验可不是要存心折磨人——研究人员通过某些手段致使志愿者们一条手臂痒得发疯,却不允许他们用任何方式挠痒。然后再将他们送入磁共振(MRI)扫描仪,观察他们感到痒痒时,当研究人员帮他们挠痒,以及当他们终于得以自己挠痒时,他们的大脑中分别有哪些部位处于活跃状态。
这项研究所要解决的科学问题是:为什么挠痒的感觉这么爽?
“观察有多少大脑中枢受到激活,这差事相当有趣,”美国天普大学医学院(Temple University School of Medicine)的皮肤学系主任,天普大学瘙痒中 心(Temple Center for Itch)主任吉尔·杨斯波维奇(Gil Yosipovitch)博士说。(他在威克森林大学 [Wake Forest School of Medicine]工作时已经开展这项实验)。“大脑中并没有一个专门的瘙痒中枢。当然大家都希望能有这 样一个靶标可以用来对付瘙痒,可现实并不总能尽如人意。”
与人们的期望相反,瘙痒和挠痒不仅与脑部感觉区有关,还涉及了某些心理过程,譬如:动机和奖赏、愉悦、渴求乃至成瘾等,这就从一定程度上解释了人们喜 欢挠痒的原因。挠痒可以关闭那些被瘙痒激活的脑部活动,而且,自己挠痒痒的效果往往优于别人代劳。这些研究结果发表在12月的《公共科学图书馆:综合》杂 志(PLOS One)上。
长期以来,无论是在研究领域还是治疗领域,瘙痒作为一个课题总是被另一个课题——疼痛抢 尽了风头,甚至,人们一度以为瘙痒只是疼痛的一种较为温和的形式。然而,全球遭受瘙痒之苦的患者已达数百万之多,时代也已经发生了变迁。研究发现,瘙痒具 有其特异性的神经、分子和细胞受体,这将它与疼痛区分开来。医学界已经认识到瘙痒也可以削弱人的身体,并开始将其作为一个值得研究和治疗的问题认真对待。
18岁的乔舒亚·里格尔患有一种罕见的皮肤病,却被误诊为患精神疾病,因此吃了多年抗抑郁药。
在过去的十年里涌现出了一系列的研究,探讨了引起瘙痒的原因以及如何才能阻止瘙痒。在脑成像技术的帮助下,现在的研究日益关注有关基因的活性,并试图去捕捉和描述那些在皮肤细胞、免疫系统以及脊髓和脑之间流动的信号。
研究所关注的重点并非是像蚊虫叮咬和毒葛那种转瞬即逝的小麻烦,而是因长期慢性瘙痒引起的无休止的痛苦——它挥之不去,日日夜夜折磨着人们,而且往往对抗组胺药物和可的松软膏等疗法都具有耐受性。
9月在费城开办的天普大学瘙痒中心以及2011年在圣路易斯开办的华盛顿大学(Washington University)瘙痒研究中心(Center for the Study of Itch)是美国开办的第一批瘙痒研究和治疗中心。
“今天,人们对瘙痒的重视程度与20年前对疼痛的重视程度相仿,”华盛顿大学医学院 (Washington University School of Medicine)皮肤病学系的主任琳内特·科尔内留斯 (Lynn Cornelius)博士说。“过去,人们总是把它与疼痛混为一谈。”
但现在,她继续说,人们对瘙痒及其分类更感兴趣,也愿意在这方面投入大笔的研究资金。
“我坚信,科学的发展必将导致治疗领域的进步,”科尔内留斯博士说。“若果真有这么一天,科研成果将转化为更好,也更有针对性的疗法,这样,医生就不至于只能向受到瘙痒困扰的患者处方抗组胺药物了。”
搔痒行为在动物世界里普遍存在。尽管没有人能确切地知道动物为什么要去抓、咬或啄自己,或将身体在树木或栅栏上摩擦,但人们推测,这很可能是因为它们也会感到瘙痒。
即使是果蝇这种低等生物,在它们感染螨虫时,也会出现一种跟搔痒看起来颇为相似的“强力梳理行为 (robust grooming behaviors)”,加州大学伯克利分校 (University of California, Berkeley)的细胞和发育生物学助理教授戴安娜·鲍蒂斯塔 (Diana Bautista)说。此外,她的研究还包括多种品系的瘙痒小鼠,它们都是业已建立的不同人类疾病的模型小鼠。
“我还收集了许多介绍不同动物搔痒行为的视频资料,”鲍蒂斯塔博士说,“我希望它们可以帮助我确定在不同的物种中,瘙痒引起的挠痒行为与擦拭及其他行为之间是否存在差异。”
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她最喜欢的一段视频展示了这样的景象:一只海豹躺在沙滩上,轻快地用自己的鳍状肢摩擦着头部。
在人类当中,存在着多种不同类型的瘙痒。人们最熟悉的一种因蚊虫叮咬或荨麻疹引起,此时皮肤细胞释放出组胺,引起皮肤中的神经产生信号,并传导到脊髓和大脑。抗组胺片剂或药膏通常可以缓解其症状。
然而,这些药物对慢性瘙痒患者往往就爱莫能助了。湿疹或银屑病(牛皮癣)等皮肤病、肾脏或肝脏衰竭、皮肤干燥、甲状腺功能亢进、某些癌症以及神经受到挤压或损坏都可能导致慢性瘙痒。而且几乎可以肯定的是,因银屑病引起的瘙痒与神经受压引起的瘙痒具有不同的机制。
“这是一个非常热门的领域,”科尔内留斯博士说,“它既是重大的临床问题,又提供了一个需求远远未得到满足的巨大市场。”
鲍蒂斯塔博士介绍道,最近的研究表明,除了组胺,炎性细胞还释放出了其他一些与慢性瘙痒有关的物质,此外,还有三种不同类型的神经细胞也参与了这一过程。制药公司正致力于寻找可阻断这些物质的方法。
“以前,他们的研发重点一直是新一代的抗组胺药物,”鲍蒂斯塔博士说,“现在,他们则瞄准了新的分子和细胞靶标来开发新的疗法。医药行业已经认识到,他们不能再局限于抗组胺药物,必须有所超越。”
但是,要找到新的靶标,就必须将疼痛通路的每个微小的细节都剖析清楚。现任华盛顿大学瘙痒中心主任陈宙峰(Zhou-Feng Chen)领导团队利 用小鼠研究了可对特定的化学信号作出反应,并改变细胞行为的细胞表面受体和分子。这一2007年发表在《自然》杂志(Nature)上的研究被众多研究人 员一致认为是该领域最重要的进展之一。
该小组首次在脊髓中发现了瘙痒特异性受体,称为胃泌素释放肽受体(gastrin-releasing peptide receptor),简称GRPR。这一发现有助于证明瘙痒和疼痛的信号传导途径并不相同。
陈博士在接受采访时表示,不具备该受体,或该受体被药物阻断的小鼠就不会产生瘙痒的感觉。且无受体组的小鼠并未因此而受到损害。
“仅仅阻断该受体的功能,就几乎足以给慢性瘙痒画上句号,”他说。
该受体也存在于人体之中,陈博士认为未来有望开发出一种可以阻断它的药物。
但对于大多数患者而言,新疗法问世的速度还不够快。
随着年龄的增长,慢性瘙痒在人群中日渐常见。其原因之一是老年人往往存在皮肤干燥。但杨斯波维奇博士认为,皮肤中某些神经的受损也可能造成瘙痒——这些神经原本负责传导疼痛并抑制瘙痒,它们一出毛病,“瘙痒就蹦了出来,”他说。
衰老的猴子为此提供了一些线索。早在杨斯波维奇博士在维克森林大学工作时,他和同事们就发现老年雌性猕猴会抓挠自己的背部和下肢——老年人经常感到瘙痒的也是同样的部位。
他们将这些猴子的样本送到了陈博士的实验室。陈博士他们随后发现,在这些猴子的皮肤和脊髓里,表达瘙痒受体GRPR的基因过度活跃。陈博士表示,目前 尚不清楚该基因为什么会随着衰老而趋于活跃,但这一在灵长类身上得到的发现支持这一观点:该受体是研发治疗人类瘙痒的新药的良好靶标。
许多老年人都存在这样的麻烦:瘙痒的部位正好位于后背上肩胛骨下方或其之间的位置,他们的手很难够着。
“这简直要把他们逼疯了,”科尼利厄斯博士在华盛顿大学时说。他们只好用身体摩擦门框,大量购置痒痒挠,并要求其他人来帮他们瘙痒。
这种疾病名为感觉异常性背痛(notalgia paresthetica),它通常与脊柱和椎间盘出现问题,压迫或损伤了神经相关。痒点处的肤色有可能会变暗。
“一部分神经科医生,甚至可以说其中的大多数都不知道这一点,”杨斯波维奇博士说。
他和其他医生也曾处方过多种治疗方法:止痒贴片,有时辅以辣椒中的成分辣椒素;注射肉毒杆菌毒素(Botox);加巴喷丁(gabapentin)等可影响神经传导的药剂;物理治疗等,试图改善瘙痒症状。但基本上没有一种见效。
杨斯波维奇博士说,许多患者都是在拜访过众多表示爱莫能助的医生(其中甚至有人将身体的瘙痒误诊为心理疾病)后才找上了自己。
“他们当然不是脑筋出了问题,”他说。
其中一名患者是个男孩子,他把自己的手臂和腿都抓挠得破了皮。医生找不到病因,也没什么有效的疗法,只好将他转诊给了心理医生。
这位名叫乔舒亚·里格尔(Joshua Riegel)的患者现年18岁,他在接受采访时说:“他们都说我这样是故意的,目的是为了作弄我的父母。”从那时候起,他称其为“我被当成精神病的一段最诡异的人生经历”开始了。
在他十二三岁的时候,心理医生一直给他处方抗抑郁药物,他听话地坚持服用了两三年。可这些药物带来了可怕的副作用:他一度因为自杀念头而不得不住院。
抱着最后一丝希望,他的父母带他离开了位于弗吉尼亚州希尔斯维尔的家,来到维克森林大学拜访当时在那里工作的杨斯波维奇博士。
“他好像凭直觉就知道是哪里不对劲,”里格尔先生说。
经过测试,研究人员发现他患有一种很罕见的遗传病——大疱性表皮松解症(epidermolysis bullosa),这种病可以造成一系列极具破坏性的症状:剧烈瘙痒,皮肤极度脆弱,以至于连挠痒都会将皮肤划破。
“在得知明明没有精神病的我却被人说成是精神病时,杨斯波维奇博士非常生气,”里格尔先生回忆道。
停用抗抑郁药物后,他的精神重新振奋起来,并恢复了正常。此后,医生向他处方了其他药物来治疗瘙痒,效果好坏参半。虽然从未真正摆脱过瘙痒,但里格尔先生可以借助电脑游戏或手机转移自己的注意力,以避免抓伤自己。
对于患有其他类型慢性瘙痒的患者而言,杨斯波维奇博士说:“这个伟大的时代才刚刚拉开序幕。预计在接下来的五年里就会出现专门针对瘙痒的靶向药物。我们正站在冰山的一角上。”
原始出处:
Papoiu AD, Nattkemper LA, Sanders KM, Kraft RA, Chan YH, Coghill RC, Yosipovitch G.Brain's reward circuits mediate itch relief. a functional MRI study of active scratching.PLoS One. 2013 Dec 6;8(12):e82389.
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从现象着手进行挖掘,是一种好的科研思路!
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什么叫科学,这就是科学!
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