研究暗示了剪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动物的生存和进化至关重要，因为它们有助于检测伤害或生存威胁，并确定它们在体内的位置。疼痛信号是由痛觉感受器产生的，这种感觉神经元会对身体的损伤做出反应，并向脊髓发送“威胁”信号。

痛觉感受器(即感觉疼痛的神经元)本质上是裸露的神经末梢，可以在身体的各个部位找到，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开始对果蝇幼虫进行实验，以更好地了解这些机制。他们的研究结果发表在神经元研究表明，这些神经元对剪应力(即由两个强度相似的力作用在身体两侧并朝相反方向移动引起的应力)有特异性反应，但对拉伸没有反应。

“与痛觉感受器激活有关的生理力量尚不清楚，”该论文的高级作者杨翔告诉MedicalXpress。“我们领域的主流观点是，痛觉感受器应该被细胞膜拉伸激活。然而，当检查果蝇的伤害感受器(即，果蝇)，我们惊奇地发现拉伸并没有激活痛觉感受器。”

项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。为了做到这一点，研究人员首先进行了行为实验，他们使用校准的钓鱼线戳一只果蝇幼虫。

“在没有刺激的情况下，幼虫倾向于频繁改变方向向前移动，”项解释说。“然而，当我们戳一只幼虫时，它停止了移动，并显示出360度的身体旋转。这种滚动被解释为无害行为(即动物旨在逃离危险的行为)。反应的强度是用被戳时打滚的动物的百分比来衡量的。”

通过计算机建模，研究小组发现，戳一只果蝇幼虫可以引发两种不同的力，拉伸和剪切应力来刺激痛觉感受器。在接下来的钙成像实验中，研究人员探索了是什么力量导致了伤害感受器的激活，他们拉伸了幼虫的伤害感受器或应用了一个剪切力给他们。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的特定类型的离子通道，并被剪切应力激活，称为瞬态受体电位A1 (TrpA1)。有趣的是，剪切应力似乎能够激活一小块没有细胞环境的细胞膜上的TrpA1，这为TrpA1作为剪切应力的分子传感器提供了证据。他们进一步表明，剪切应力的影响是通过膜的流动性的调节。

“我们的研究有两个值得注意的发现，”项说。“首先，我们发现剪应力可能是一种与生理相关的力，对痛觉感受器的激活至关重要。其次，我们提供了TrpA1是剪应力传感器的证据，这一特性在来自果蝇、小鼠和人类的TrpA1中是保守的。”

大多数已知的动物体内的机械敏感离子通道都对拉伸敏感。这组研究人员最近的工作表明，TrpA1并非如此。

这一关键发现表明，机械力而不是拉伸可能与疼痛感有关。在未来，它可能为进一步研究TrpA1和其他痛觉感受器铺平道路，有可能导致新的重要发现。

“在我们的调查中，我们注意到TrpA1在果蝇的胃肠道中高度表达，”项补充道。在这里，剪切应力是一种与食物通过和胃肠道收缩有关的自然机械力。我们目前正在调查剪切应力TrpA1的感知可能有助于肠道组织的生长和功能。”

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