研究暗示剪切应力在痛觉神经元激活中的潜在关键作用
疼痛和不适的感觉对于动物的生存和进化至关重要，因为它们有助于检测伤害或存在的威胁并查明它们在体内的位置。疼痛信号由伤害感受器产生，感受器是对身体损伤做出反应并向脊髓发送“威胁”信号的感觉神经元。
伤害感受器(即感知疼痛的神经元)本质上是裸露的神经末梢，可以在身体的所有部位找到，包括皮肤、肌肉、骨骼和内脏。虽然许多神经科学研究已经调查了它们的结构和功能，但支持它们激活的机制仍然知之甚少。
马萨诸塞大学医学院和伍斯特理工学院的研究人员最近着手通过对果蝇幼虫进行实验来更好地了解这些机制。他们发表在《神经元》杂志上的研究结果表明，这些神经元对剪切应力(即由作用在身体相反两侧且向相反方向移动的两种强度相似的力引起的应力)有特异性反应，但对拉伸没有反应。
“伤害感受器激活所涉及的生理相关力量仍不清楚，”该论文的资深作者杨翔告诉 MedicalXpress。“我们领域的普遍观点是，伤害感受器应该被细胞膜的拉伸激活。然而，在检查果蝇(即果蝇)的伤害感受器时，我们惊讶地发现拉伸并没有激活伤害感受器。”
Xiang 和他的同事最近工作的主要目标是确定导致这些痛觉神经元激活的特定力量，并阐明潜在的转导机制。为此，研究人员首先进行了行为实验，他们使用经过校准的钓鱼线戳了一只果蝇幼虫。
“在没有刺激的情况下，幼虫往往会经常改变方向向前移动，”向解释说。“然而，当我们戳幼虫时，它停止移动并显示 360 度的身体旋转。这种滚动被解释为伤害行为(即旨在退出危险的动物行为)。反应强度以百分比来衡量响应戳动而滚动的动物。”
使用计算机建模，该团队发现戳果蝇幼虫可以引发两种不同的力，拉伸和剪切应力来刺激伤害感受器。在接下来的钙成像实验中，为了探索哪些力负责伤害感受器的激活，研究人员拉伸了幼虫的伤害感受器或对其施加了剪切力。他们发现幼虫的伤害感受器被剪应力激活，而不是被拉伸激活。
他们还能够识别在伤害感受器中发现并被剪切应力激活的特定类型的离子通道，称为瞬时受体电位 A1 (TrpA1)。有趣的是，剪切应力似乎能够在没有细胞环境的一小块细胞膜中激活 TrpA1，这提供了 TrpA1 作为剪切应力分子传感器的证据。他们进一步表明剪切应力的影响是通过调节膜的流动性来实现的。
“我们的研究有两个显着的发现，”向说。“首先，我们表明剪切应力可能是一种生理相关的力，它对伤害感受器的激活至关重要。其次，我们提供的证据表明 TrpA1 是一种剪切应力传感器，并且这种特性对于来自果蝇、小鼠和人类的 TrpA1 是保守的。”
已知动物体内大多数已知的机械敏感离子通道对拉伸敏感。这组研究人员最近的工作表明 TrpA1 不是。
这一重要发现表明，除了拉伸之外，机械力也可能参与疼痛感。将来，它可以为进一步研究 TrpA1 和其他伤害感受器铺平道路，并可能导致新的重要发现。
“在我们的调查中，我们注意到 TrpA1 在果蝇胃肠道中高表达，”Xiang 补充道。“在这里，剪切应力是一种与食物通过和胃肠道收缩相关的自然机械力。我们目前正在研究TrpA1 的剪切应力传感如何促进肠道组织的生长和功能。”
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