吃辣椒炒薄荷是怎样的口感?从2021年诺贝尔医学奖说起

发布于 2021-10-07 07:29


导语

本周,2021年诺贝尔医学与生物学奖揭晓。奖金由大卫·朱利叶斯(David Julius)以及阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)分享。下面就一起来看看他们的研究成果吧。


作者 易
全文共2945字,阅读时间约5分钟

中国人走到哪里都爱吃火锅,广东人打边炉一定有白糖生抽沙茶酱,四川人的浓厚红油要搭配蒜泥香油折耳根,北京人的清汤涮羊肉离不开麻酱韭花豆腐乳,而在最会吃鲜的云南人眼里,凝聚了高倍数谷氨酸钠的菌子火锅搭配的蘸水也格外不同,他们离不开的,是辣椒、薄荷、木姜子油。


没体验过的你可能要问,辣椒和薄荷,这一个火辣一个清冷两种极端的刺激,搭起来是啥味儿啊?

请先等一下,麻辣刺激和清爽可口固然都是不错的体验,但是它们真的都是味觉吗?甚至包括吃坏肚子以后的肚子疼痛,喝水过多以后膀胱的胀感,我们的身体又是如何体验到这些具象化感受的呢?


如果真的把辣椒和薄荷放在一起吃起来会是一种怎样的体验?


2021年的诺贝尔生理学或医学奖获奖者大卫·朱利叶斯(David Julius)以及阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)给我们提供了想要的答案。


冷热感受器 —— 辣椒与薄荷的碰撞

大卫·朱利叶斯 David Julius

尽管我们常说人生五味酸甜苦辣咸,但“辣”其实并不是一种味道而是一种痛觉刺激。还有人据此分析:人们喜欢吃辣可能是因为可以通过感受疼痛让自己的身体保持“战斗状态”,从而加快新陈代谢。

实际上,加州大学旧金山分校教授大卫·朱利叶斯从上世纪九十年代起就已经开始了有关外界化学信号和机械信号是如何转化成电信号并影响大脑的一些研究。最开始,大卫教授对于人们触碰辣椒会感受到灼烧一般的刺痛感非常感兴趣——在人们的印象里,辣总能与火一并出现。


为了能够找到一个表达对于辣椒做出“疼痛”反应的基因序列,大卫和他的团队收集了数百万个他们能知道的所有可以表达“疼痛”的基因片段,并无情地把它们都泡进了辣椒素里。


通过十年如一日的长时间尝试,大卫的研究团队最终发现了TRP基因家族中的一员:TRPV1。这种基因片段指导下组装的蛋白质受体本身会使细胞对于大于43摄氏度的环境温度做出反应,并告诉大脑“疼痛”的信号这种受体在受到辣椒素刺激后也会做出同样的反应。同时它们这类受体还大量存在于人体的皮肤中。这也很好地解释了为什么人们在触摸辣椒的时候会感觉火辣辣地痛:因为你的皮肤正在告诉你你可能把它扔到了至少43度的热水里了。

TRPV1蛋白质受体

摘自维基百科

TRPV1是指“瞬态感受器电位阳离子通道,子类V,成员1”(transient receptor potential cation channel, subfamily V, member 1),该通道是一个蛋白质,在人类基因中由TRPV1基因所编码。这一通道属于一种离子通道,是瞬态电压感受器族中的一员,属于TRPV组(即瞬态感受器电位阳离子通道,子类V)。
TRPV1是一个配体门控非选择性阳离子通道,可以被各种外因性及内因性的物理及化学刺激所激发,例如:温度超过43 °C、pH值低(酸性环境)、内源性大麻素花生四烯酸乙醇胺、N-花生四烯酰基多巴胺以及辣椒素(辣椒的有效成分)。这一通道被发现存在于中枢神经系统及末梢神经系统上,并且涉及痛觉的传递和调制,以及整合各种同疼痛信息。

无独有偶,通过同样的实验过程,大卫的研究团队还找到了另一种能被寒冷激活的受体——TRPM8。巧的是,不仅仅是环境温度可以激活这种受体,薄荷醇也可以激活这种受体。这也导致了我们在使用薄荷牙膏或者吃薄荷硬糖的时候会有一种莫名其妙的清爽感。


通过大卫博士的研究,我们清楚地了解了为什么辣椒可以带给人火辣的味觉刺激,也明白了为什么薄荷饮品可以然人感受到清爽宜人。两种感受严格来说并不是味觉,而是温度感受器的bug。


科学家们也利用这种类似bug的温度感受器特质创造出了许多对人体进行治疗的手段。举例来说,一部分流感康复患者可能会经历或长或短的丧失味觉后遗症。由于个体差异,每个人丧失的味觉可能也不尽相同,到目前为止康复医学中还没有一个万能的康复治疗方案。但是许多医生会建议患者尝试使用辣椒薄荷等高刺激性食物来刺激舌头,以期通过这种刺激帮助患者恢复味觉。


对于冷热两种感受器本身的研究也给医生们增加了不少对抵抗红外线照射衰老和研发抗过敏药物的新思路。


在太阳的照射下,大量红外线导致的热辐射会诱发TRPV1加速活化,同时促使钙离子大量涌入皮肤细胞中并加速降解胶原蛋白和皮肤衰老。如果能够在中间一步抑制TRPV1的活化,人们或许能够截断太阳辐射和皮肤衰老之间的关系,并且制出更高效的防晒霜。


而相对于热感受器,一些人在有冷感或者摄入一定量薄荷醇后会出现荨麻疹,哮喘和鼻炎的现象。这是由于TRPM8在工作的同时导致了肥大细胞针对冷诱导和薄荷醇的过敏反应。所以TRPM8拮抗剂的使用有可能可以缓解类似的过敏症状。

TRPM8蛋白质受体

摘自维基百科

TRPM8,瞬态感受器阳离子电压通道,子分类 M,成员 8(TRPM8),是一种存在于人类身上的蛋白质,由TRPM8基因所编码,它又被称为冷及薄荷醇感受器1(CMR1)



触觉感受器——存在于感知的交融


我们为什么存在?什么是存在?我们怎么能感受到我们在空间中所处的位置?我们生从何来死往何处。。。。。


打住!我们不是吕秀才,不需要对付姬无命。现实世界也不是武林外传里描述的江湖。但是来自斯克利普斯研究所的阿登教授研究团队发现的压力受体给这个哲学问题提供了一种有力的科学支撑。(顺便,阿登教授还和大卫教授分别独立发现了TRPM8)


阿登教授发现的压敏蛋白主要有两种:PIEZO1和PIEZO2。这两种受体大量存在于我们的内脏中,尤其是胃肠道和膀胱。因此,人们能够顺利进行新陈代谢以及吃坏肚子跑厕所也有它们的一大半功劳。

阿登·帕塔普蒂安 Ardem Patapoutian
科学发现的过程总是艰辛的。


这两种类似的基因不仅通过本身的压敏传感特性为人类提供触觉服务,同时也间接地使人们可以通过身体各个部分的触觉差异感知到自己在空间中的位置。这些触觉感受器在人体各个部位都普遍存在,它们在调整呼吸,血压等其他生理过程中也起到了至关重要的作用。





结语


所以现在我们知道,由于TRPV1和TRPM8的存在,如果真的同时吃薄荷和辣椒,我们理论上是能够同时体验劲凉冰爽和麻辣刺激两种感受的。


自古以来,人类通过文字影像生动的描述对于自然的感受,而人类对于自身感官的认知仍然有待探寻。今年的达尔文生物学和医学奖颁发给人类身体传感器的研究不仅表彰了科学家们的辛苦工作,也是对未来人类了解自身甚至改造自身的一种期许。期待人类未来能够有一天彻底了解自己。





彩蛋

19年8月21日,《自然》(Nature) 期刊以长文形式在线发表了由清华学子撰写的《哺乳动物触觉感知离子通道Piezo2的结构与机械门控机制》(Structure and Mechanogating of the Mammalian Tactile Channel Piezo2) 研究论文,首次报导了赋予我们人类自身触觉感知能力的机械力分子受体-Piezo2离子通道的高分辨率的冷冻电镜三维结构和精巧工作机制。


研究者们还发现,Piezo1通道三维结构的桨叶部分由共9个重复性的、以4次跨膜区为基础的结构单元串联而成,他们特别把这一特征性结构域命名为和清华大学英文缩写相同的THU(Transmembrane Helical Unit,跨膜螺旋单位),是不是很酷!


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