2019-05-31 05:37:01
由于进化 鼹鼠无痛

非洲鼹鼠对许多种疼痛都不敏感。作为由MDC的Gary Lewin领导的国际研究小组在科学中报道,这一特征使鼹鼠能够在新的栖息地中居住。由于遗传改变,高位鼹鼠能够与其他鼹鼠避免的痛苦叮咬一起生活在有毒的蚂蚁旁边。

大约10年前,由于来自柏林的Gary Lewin和来自芝加哥的Thomas Park的工作,MaxDelbrück分子医学中心(MDC)的裸鼹鼠几乎在一夜之间成名。他们正在研究裸鼹鼠的奇怪感官世界,并表明这些非洲穴居啮齿动物对疼痛具有显着的抵抗力。在2008年PLOS Biology期刊上的一篇文章中,他们报道了鼹鼠在暴露于酸或辣椒素时感觉不到疼痛,辣椒素是辣椒的热量。对鼹鼠的实验引起了全球的关注。

对于刚刚在“科学”杂志上发表的最新研究,Lewin与南非和坦桑尼亚的同事合作,进一步测试了更多的疼痛不敏感实例。 “我们对这些动物的研究提供的见解应该有助于开发新的缓解疼痛的药物,”负责MDC体细胞感觉分子生理学的Lewin说。

南非比勒陀利亚大学的Nigel Bennett与来自鼹鼠生物学的世界专家密切合作,Gary Lewin,Thomas Park及其同事探讨了裸鼹鼠和其他八种相关物种如何对通常引起短暂灼烧感的三种物质做出反应在人类和其他哺乳动物的皮肤上。这些物质是稀盐酸,辣椒素和异硫氰酸烯丙酯(AITC)。 AITC是芥末的最佳选择,芥末是寿司的流行调味品,味道极佳。这个想法是鼹鼠在野外天然暴露于这些和类似的物质。

只有高痣鼹鼠不受芥末刺痛的影响

在科学文章中,由主要作者Ole Eigenbrod和Karlien Debus,科学家报告说,三种鼹鼠物种被证明对酸不敏感。有趣的是,这三个物种通过进化并没有特别密切相关。在将辣椒素溶液注入其爪中后,两个物种没有显示出疼痛的迹象。 “其他人短暂抬起他们的爪子,或者舔它,这向我们展示了那些动物确实感受到了一种短暂的疼痛感,”Lewin解释道。

只有一种鼹鼠被证明对AITC不具有抗性。这不是裸鼹鼠,而是另一种穴居啮齿动物称为高鼹鼠,它以南非东部地区的名字命名,那里只有动物。 “这对我们来说是一个惊心动魄的发现,”Lewin说。 “AITC攻击体内的氨基酸,因此可以破坏蛋白质。这就是为什么我们所知道的所有其他物种都不会接触到这种物质。” highveld mole大鼠是实验中唯一没有AITC问题的物种。

这完全取决于改变的离子通道

为了揭示鼹鼠对疼痛具有显着抗性的分子原因,研究人员从所研究的所有9个物种的脊髓和背根神经节中获取感觉组织。在背根神经节中,存在将疼痛信号传递到脊髓的神经元簇。 “借助最先进的测序技术,我们能够比较该组织内约7,000个基因的活性,”Lewin报道。

相对较快的是,研究小组观察到两个基因的活动在感觉不到疼痛的动物中发生了变化。这些基因包含离子通道TRPA1和NaV1.7的蓝图。已经知道这两个通道涉及疼痛的感知。

“AITC和许多其他刺激物在根中发现 - 鼹鼠的主要食物来源之一 - 激活TRPA1,”Lewin解释道。这就是为什么在进化过程中,许多物种已经下调了该通道的基因。 “但是'芥末通道'是唯一一个在高位鼹鼠中完全关闭的通道,”Lewin说。他和他的团队继续发现这是由于另一个通道的特别活跃的基因 - 组成型开放通道NALCN,被称为“泄漏通道”。该研究小组发现,该通道的表达是高度痣大鼠中唯一显着改变的通道。

鼹鼠大鼠的疼痛抵抗力可以关闭

Lewin对进一步实验的结果特别感到惊讶。 “当我们通过施用阻断通道的药物来阻断NALCN通道时,高位鼹鼠突然变得对AITC敏感,”他报告说。但是,在施用拮抗剂后一天,动物又恢复了对该物质的漠不关心。 “从我们看到的数千个基因中,我们显然已经找到了这个基因对高度鼹鼠的显着抗痛性负责,”Lewin微笑着说道,很高兴运气如此明显地在他身边。

丹尼尔哈特,博士与Nigel Bennett一起工作的学生发现,高鼹鼠经常与Myrmicaria natalensis(通常称为Natal droptail ant)分享他们的洞穴。 “这些昆虫以其侵略性和高度刺激性的毒液而闻名,”Lewin说。当将这种蚂蚁毒液注射到它们的爪子中时,研究中的所有鼹鼠物种都经历了短暂的疼痛时刻 - 除了高痣鼹鼠之外。但是当研究人员阻断了高鼹鼠的NALCN通道时,这些动物对毒液变得敏感。

新发现有助于药物研究

Lewin推测,“在整个进化过程中,高位鼹鼠已明显获得了一个高活性基因的单一离子通道,这使得它可以在其他种类的鼹鼠避开的地方建立家园。” MDC科学家认为这是环境塑造长期演变的另一个很好的例子。 “在更实际的方面,这一发现很可能会导致高效镇痛药的发展,”他补充说。 “高位鼹鼠告诉我们,NALCN通道的高表达似乎是减轻疼痛的一种非常有效的方法。”

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