牙齿如何感知寒冷

对于蛀牙的人来说，喝冷饮会很痛苦。

“这是一种独特的疼痛，”霍华德休斯医学研究所(HHMI)副总裁兼首席科学官大卫·克拉彭说。“这太折磨人了。”

现在，他和一个国际科学家团队已经找到了方法牙齿感知寒冷，并精确定位参与其中的分子和细胞。研究小组于2021年3月26日在该杂志上报告说，在小鼠和人类中，被称为成牙细胞的牙齿细胞都含有冷敏感蛋白，可以检测温度下降科学的进步．这些细胞发出的信号最终会引发大脑的一阵疼痛。

这项研究解释了一种古老的家庭疗法是如何缓解牙痛的。德国弗里德里希-亚历山大大学(Erlangen-Nürnberg)的电生理学家卡塔琳娜·齐默尔曼(Katharina Zimmermann)领导了这项研究，她说，几个世纪以来，丁香油一直被用于牙科，其中的主要成分含有一种阻断“冷传感器”蛋白质的化学物质。

开发针对这种传感器的药物可能会消除牙齿敏感齐默尔曼说。“一旦有了目标分子，就有了治疗的可能。”

神秘的通道

当细菌和酸膜侵蚀牙釉质(牙齿坚硬的白色覆盖物)时，牙齿就会腐烂。随着牙釉质的侵蚀，形成了叫做蛀牙的凹坑。大约有24亿人(约占世界人口的三分之一)的恒牙有未经治疗的蛀牙，这可能会引起剧烈的疼痛，包括极度的冷敏感性。

虽然科学家们提出了一个主要理论，但没有人真正知道牙齿是如何感知寒冷的。牙齿内部的微小管道含有液体，当温度变化时液体会流动。一些研究人员认为，神经可以通过某种方式感知这种运动的方向，从而表明牙齿是热的还是冷的。

“我们不能排除这一理论，”但没有任何直接证据证明这一点，HHMI Janelia研究园区的神经生物学家Clapham说。牙齿中的流体运动以及一般的牙齿生物学是很难研究的。科学家们必须切开珐琅——地球上最坚硬的物质人体以及另一层叫做牙本质的坚韧层，所有这些都不会粉碎牙齿的软髓以及其中的血管和神经。齐默尔曼说，有时候，整颗牙齿“会摔成碎片”。

齐默尔曼、克拉彭和他们的同事并没有开始研究牙齿。他们的工作主要集中在离子通道细胞膜上的气孔就像分子门一样。在检测到信号(例如化学信息或温度变化)后，通道要么关闭，要么大开，让离子涌入细胞。这就产生了一个电脉冲，在细胞间传递。这是一种快速传递信息的方式，对大脑、心脏和其他组织至关重要。

大约15年前，当齐默尔曼还是克拉彭实验室的博士后时，研究小组发现一种名为TRPC5的离子通道对寒冷高度敏感。但研究小组不知道TRPC5的冷感能力在体内的哪个部位发挥作用。他们发现，这不是皮肤。缺乏离子通道的老鼠仍然能感觉到寒冷该团队于2011年在该杂志上报告称美国国家科学院院刊．

在那之后，“我们进入了一个死胡同，”齐默尔曼说。一天，团队坐在午餐时讨论这个问题，突然有了一个想法。“大卫说，‘那么，身体里还有哪些组织能感觉到寒冷呢?齐默尔曼回忆说。答案是牙齿。

整颗牙齿

TRPC5确实存在于牙齿中，而且更多地存在于有蛀牙的牙齿中，该研究的合著者、马萨诸塞州总医院的病理学家Jochen Lennerz在检查了成年人的样本后发现。

在小鼠身上进行的一项新实验使研究人员确信，TRPC5确实具有冷传感器的功能。齐默尔曼的团队没有打开一颗牙齿，只在培养皿中检查它的细胞，而是观察了整个系统:颌骨、牙齿和牙齿神经。研究小组记录了冰冷溶液接触牙齿时的神经活动。在正常小鼠中，这种寒冷的浸渍激发了神经活动，表明牙齿正在感知寒冷。在缺乏TRPC5的小鼠或用化学物质堵塞离子通道的牙齿中，情况并非如此。齐默尔曼说，这是离子通道可以探测寒冷的关键线索。研究小组研究的另一个离子通道TRPA1似乎也发挥了作用。

研究小组追踪TRPC5的位置到一种特定的细胞类型，即成牙髓细胞，它位于牙髓和牙本质之间。当有牙本质暴露的人牙例如，当你咬下一根冰棒时，那些充满trpc5的细胞就会接收到寒冷的感觉，然后“嗷!”的信号就会迅速传递到大脑。

克拉彭说，这种敏锐的感觉还没有像其他科学领域那样得到广泛的研究。他说，牙痛可能不被认为是一个时髦的话题，“但它很重要，它影响着很多人。”

齐默尔曼指出，该团队的这一发现之旅跨越了十多年。她说，弄清特定分子和细胞的功能是很困难的。“好的研究可能需要很长时间。”

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