辣椒辣手
引子:
这个故事要从Dr.Who号称“怕不辣”的新室友说起。
Dr.Who千不该,万不该,不该去厨房帮忙切辣椒。刚开始还没事,切了一盘之后觉得手上火辣辣地痛起来,赶紧冲凉水,急得跳脚的时候室友还在旁边火上浇油:“爪子了,爪子了,你吃不得海椒嗦,娃儿瓜兮兮的,砸过上手嘛!”(四川方言,大致意思为:怎么了,怎么了,你不能吃辣椒啊?傻小子,干嘛用手去抓啊。)
冲了半天的凉水,好容易才不那么痛了,手上还是红通通的。
吃饭,看电视,手不痛了……
临睡前摘隐形眼镜,一声惨叫,绕梁三日……
泪眼汪汪的Dr. Who问:
为什么切辣椒会辣到手,切水果却不会甜到手或者酸到手?(Robot)
小贴士1:剥蒜也会辣到手。
小贴士2:根据美国国家地理的调查,世上最辣的辣椒是来自智利,号称“地狱之火”的指天椒。所有的“辣不怕”、“不怕辣”、“怕不辣”,都被它统统拿下。
“AGCT”的热闹答案
因为我从小成长在几乎滴辣不沾的江南水乡,对于切辣椒会辣手的事情我是一点经验也没有,以致第一次对这个问题产生兴趣是在攻读硕士研究生学位时的一次课堂上。老师说感受辣的受体蛋白已经被找到,而且发现这种受体对热的刺激也会有反应。我脑中立刻“闪光”,终于把我男朋友超级怕辣的同时又超级怕烫的原因联系起来了,第一次对不是自己专业领域的科学问题产生了极大的兴趣。回去立刻找到男朋友,逼着他述说吃辣和碰热水以后的痛感是否相同,差点就要给他灌辣椒了。于是今天看到这个问题,虽然事情已经过去几年了,但还是觉得很好玩,那么就拿我自己不全面的知识尝试着给大家解释一下吧。
首先,为什么辣椒会辣手而水果不会甜手?辣椒产生辣味和水果的甜味原因不完全相同,这里必须要解释“受体”这一个概念。受体在细胞生物学中是一个很泛的概念,意指任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子。通俗点说,其实细胞里面存在着大量的“通讯”,这些“通讯”掌管着生命的许多过程和行为。配体就相当于信号,受体就相当于接收器,这个接收器的天线分布在哪里,就决定了哪里的细胞会产生下面所述的一系列反应。说回到辣椒和水果,辣椒的信号叫辣椒素,而水果的信号是糖。接收辣椒素的受体叫VR1,广泛分布于背根神经节、三叉神经节和迷走神经节中的中等和小型神经元上,在全身都有分布。而感受糖的甜味受体TIR2、TIR3主要分布在舌头味蕾细胞中,所以为什么水果不会甜手而辣椒会辣手了。多说一句,如果通过转基因等一些操作将受体蛋白的基因敲除的话,很可能有再多的“信号”也不会被感受到了,据说将TIR2、TIR3敲除的小鼠就活在“无甜”的世界里。
其次,辣椒是如何辣手的呢?当辣椒素接触到VR1后,VR1就开始忙碌了,它激活了与其直接偶联的膜离子通道。这是一个相对非特异性的阳离子通道。“通道”大家可以理解为接到暗号以后的守卫把城门打开了,然后运粮食的进来,派兵打仗的也出去了。
通道开放后主要是钙离子(也有钠离子)进入细胞内,钾离子离开细胞,一些氯离子也相应进入细胞内平衡电荷。VR1激活后引起的细胞内钙浓度升高的幅度和速度相似,但钙离子恢复到静息时的水平却要慢得多,这也许就是为什么很快就会感觉到辣,而辣的感觉消失却往往需要几十分钟的原因吧。然后钙的升高会引起神经元及其纤维释放神经肽,如P物质、神经激肽A、降钙素基因相关肽、血管活性肠肽和兴奋性氨基酸(如谷氨酸、天门冬氨酸),反正就是又一堆“信号”啦!再下去就是神经系统的事情了,我就不现学现卖了。
再次,为什么怕辣也会怕热呢?(有关这个问题的回答是我自己臆断的)VR1是一种多型信号探测器及多种疼痛刺激的整合器,也就是说它是个“花心的汉子”,“他”可以和氢离子、大于43摄氏度的热度、酸(pH≤5.9)来点“暧昧”,产生点火花。因此有人认为VR1是化学、物理性刺激致痛的分子综合体,也有实验结果不支持这一说。这些刺激可共同调节VR1的活性,目前尚不清楚VR1是如何探测或整合这些不同刺激的。不过我觉得如果有些人的受体特别灵敏的话,那么也许他会很怕辣的同时也很怕烫吧,呵呵。
最后说说,辣椒素为什么还能用来治疗疼痛呢。
VR1分布的神经元与痛觉的传递关系紧密,敲除掉VR1的小鼠确实不怕辣了,对温度也不敏感了,但是初级感觉神经细胞对伤害刺激引发的反应严重削弱了,这说明 VR1及其内源性配体可能从外周到中枢的多个水平上参与急性病理性疼痛的产生过程。
那么人们又是如何利用它的呢?通俗点说,就是让神经不断接受痛的刺激,而到一定程度了就逐渐失B 去了对痛的感知,就不会痛了。也许就和《狼来B 了》的故事有点像,首先初始小剂量给药,小破孩儿第一次喊了“狼来了”,发现引来了大家的强烈响应,然后连续给药的过程就是他没事就喊“狼来了”,于是上当了几次以后人们就开始不信任这个信息了。这个过程中神经元变得迟钝,对辣椒素及其他一些伤害性致痛刺激元反应性降低,即产生脱
敏作用。最后当“狼”真的来了的时候,再喊“狼来了”也没有用了。目前辣椒素制成的霜剂表面涂抹治疗皮肤疼痛、搔痒,如带状疱疹后遗神经痛、
尾声:
糖尿病性神经痛、三叉神经痛等,疗效乐观。
Dr. Who很感谢 AGCT在实验室忙碌间隙中写这个答案。
(呃,真是没话找话……)