2021诺贝尔医学奖解读、启发

专 栏 作 者

 为什么我们的感觉如此重要？

图1：达芬奇的蒙娜丽莎

德国哲学家海德格尔曾经说过：每个人，都是一个谜！

对于任何一家护肤品或者美妆企业，去深入研究每一个消费者的生理和心理特征，是一件极为困难的事情。由于每个人的遗传特征、成长环境、生活习惯都存在着巨大差异，任意两个消费者的生理特点和心理性格特征几乎不可能完全相同。

因此，所有的化妆品及彩妆企业唯一能做的，就是从更加宏观层面，从总体上把握消费者的皮肤生理学与心理决策的一般规律，从而为技术创新与市场营销提供解决更有效更精益的解决方案。

1954年，加拿大麦克吉尔大学的心理学家进行的著名的“感觉剥夺试验”。在感觉剥夺实验中，被试者视觉、听觉、触觉受到限制。被试单独呆在实验室里，几小时后开始感到恐慌，进而产生幻觉……

图2：感觉剥夺实验

在实验室连续呆了三四天后，被试者会产生许多病理心理现象：出现错觉幻觉；注意力涣散，思维迟钝；紧张、焦虑、恐惧等，实验后需数日方能恢复正常。感觉剥夺实验的最终结论是：丰富的、多变的环境刺激，是人类生存与发展的必要条件。

我们如何感知外部世界？

正是因为感觉对于人类生存与发展的重要性，所有企业提供的所有的商品与服务才具有了经济价值而被不断需求。

我们的感觉系统，支持着我们每一天的生活，它一方面保护我们免受伤害，另一方面让我们可以体验欢愉。可是在科学机理的层面，我们是如何感知周围环境变化的，这是人类面临的一大谜题。

图4：人体的感官系统

可是感觉背后的机理，数千年来一直在激发我们的好奇。

十七世纪，哲学家勒内·笛卡尔提出皮肤的不同部位上存在有内在的线条与大脑相连。例如当我们的脚接触到火苗时，皮肤下的内在线条就会向大脑发送一个报警信号。

图5：哲学家笛卡尔想象高温如何向大脑发送机械信号

之后的更多的科学发现揭示了人类感觉神经元的存在，它们感知并传递着关于周围环境中的变化的信息。

1944年，Joseph Erlanger教授和Herbert Gasser教授获得了诺贝尔生理学或医学奖，他们的成就是发现了不同类型的感觉神经纤维。在那之后，研究又指出神经细胞在感受和传导不同的刺激方面是高度特化的，由此使我们产生对环境的细微知觉。

20世纪90年代末，美国加州大学旧金山分校的David Julius教授试图分析化合物辣椒素如何在我们接触辣椒时引发灼热感。在这个过程中，他看到了取得重大发现的可能性。

中枢神经系统系统的保护功能取决于神经系统侦测各种物理和化学刺激的能力，但是在整个细胞和单通道水平上的感应通路尚不清楚。

辣椒素是“热”辣椒中的主要辛辣成分，辣椒的天然产物，它可以激活引起痛觉的神经元，从而引起灼痛感，但它发挥作用的机制一直是一个未解之谜。David Julius教授和他的科研团队经过漫长而艰辛数百次试验搜寻和筛选，终于找到了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因。也就是说，能感知辣椒素的基因终于被发现了！

图6：Julius教授使用辣椒中的辣椒素找到了TRPV1，这是一种能被疼痛时的热量激活的离子通道受体。此后，更多相关的离子通道陆续被找到。现在，我们能够理解不同的温度如何在神经系统中诱导产生电信号。

进一步的深入研究表明，这种新发现的基因可以编码一种全新的离子通道蛋白受体，这个新发现的辣椒素受体随后被命名为TRPV1。当Julius教授在研究这种蛋白质如何感知热量时，他意识到，他无意间发现了一种热敏受体——在感受痛觉的温度之上，TPRV1受体被激活了。

图7: 清凉剂薄荷醇的感受离子通道

TRPV1的发现无疑是一项重大突破，它也为揭示其他温度感应受体提供了线索。

图8：研究人员使用经过基因编辑删去上述新发现基因的小鼠，来研究这些通道在热感知中的作用，实验证实，被删除了相关基因的小鼠，对于辣椒素和高温的感知能力都显著下降了，从而进一步证实了TRPV1神经通路的存在。TRPV1的发现是一项重大人类科学发现的突破，它使我们能够了解高温变化如何在神经系统中产生电信号。 

机械传导是机械力转化为生物信号的过程，在生理学中起着至关重要的作用。

Patapoutian教授和他的科研团队首先发现了能够在被微针穿刺时释放电信号的细胞系。他们通过筛选出72种编码受体的候选基因，挨个对其进行激活，用于找到真正和机械性感受相关的基因：这个基因被沉默时，会使得细胞不再对微针的刺激具备敏感度。

一个全新的离子通道被发现了，并被命名为Piezo1，以希腊语中的压力为名。通过与Piezo1的相似性比对，第二个相关基因也被发现了，被命名为Piezo2。感受神经元会表达高水平的Piezo2，而后续的研究进一步证实了两者都是离子通道，可以被细胞膜表面的压力给激活。

图9：Piezo1和Piezo2离子通道

Patapoutian教授的发现带来了一系列的论文发表工作，他们证明了Piezo2离子通道对触觉感受至关重要。另外，Piezo2对身体姿势和运动的感受也非常关键。在未来的工作中，Piezo1和Piezo2还被证明对生理过程有很大作用，包括血压、呼吸和膀胱控制等。

诺奖委员会认为，2021年的诺贝尔奖获得者对TRPV1、TRPM8和压电通道的突破性发现，使人类了解了自身的热、冷和机械力如何启动神经冲动，使我们能够感知和适应周围的世界。TRP通道是我们感知温度能力的核心。Piezo2通道赋予我们触觉和感觉身体部位位置和运动的能力。从今年诺贝尔奖获得者的发现开始的深入研究集中于阐明它们在各种生理过程中的功能。这些知识正被用于开发各种疾病的治疗方法，例如慢性疼痛等。

图11：皮肤的多重神经末梢感受系统

图12：敏感肌的感受神经系统作用与影响过程

从感官的角度，护肤品不仅可以改善肌肤健康，而且还可以通过美观的质地、舒适的肤感、宜人的香氛等复杂的生理体验，来满足人们对于愉悦、安心、美好的情感需求。在护肤品的肤感研究方向上，我们目前依然停留感官评估专家小组的感官属性主观指标的感官评估和流变学、触变性的物理化学评估的层面，而对于护肤品在神经生物学方面的对于皮肤的神经末梢和感受器（鲁菲尼氏小体、梅斯纳氏小体、梅克尔小体、帕西尼小体等）的影响，护肤品对于脑神经系统的作用影响，依然缺乏深入研究和理解。

我们期待着，未来有更多的神经生物学科学知识和检测手段，能够被应用到化妆品行业的基础研究之中，为改善皮肤屏障的健康乃至化妆品的感官影响的科学量化评价，提供更多的科研手段和创新灵感！

图文来源 |  荣格个人护理

编辑丨Q