小辣椒开辟医学新天地

理解了辣味是如何形成的,可以为治疗很多疾病带来契机。

在人的5种感觉中,人类对味觉的认识是比较晚的,而在五味中,对辣味的认识就更晚了。为什么我们在吃了辣椒、芥末之后,嘴上会有火辣辣的感觉?这个谜一直到1997年才解开。这一年,科学家第一次搞明白了辣椒的主要成分——辣椒素,是如何作用于我们舌头上的神经的。

我们的所有感觉,归根结底都是一种神经活动,不论是光线、声音、温度,还是食物,都不过是来自外界的刺激。而刺激要转化成神经信号,才能被我们感觉到。

味觉的产生也不例外。在我们舌头的味蕾上,分布着丰富的神经元,其细胞膜上含有某些特殊的蛋白分子。这些蛋白都有个中空的通道(这种蛋白叫“通道蛋白”)。通道平时处于关闭状态,仅在特定的刺激下才打开。当打开时,有带电的离子进出,于是就在神经元中产生电信号。

对于味蕾,五味就是刺激。所以,酸有感应酸的通道,甜有感应甜的通道……唯独感应辣的通道,直到1997年才被鉴别出来。为方便起见,我们不妨称其为“辣通道”。它所在的蛋白叫“辣通道蛋白”。

体内的“温度计”

初初一看,这个发现无非是让我们知道了辣味是怎么形成的,但后来还发现:“辣通道”竟然也被我们的身体用来感觉43℃以上的高温——这就解释了,为何辣味在我们的舌头上产生的是一种灼烧的感觉。在英语中,“辣”叫“hot”,而“hot”还有“热”的意思;在汉语中,我们也经常用“火烧火燎”来形容“辣”;看来这一切都是有科学根据的。

此后,人们又陆续发现,其他一些味觉通道也被用于感觉温度,只是温度的范围有所不同而已。譬如,一种能被薄荷脑激活的通道,也能被大约10~30℃的相对冰凉的物质(如凉水)激活。这就是薄荷脑的味道总是能给我们带来清凉感的原因。我们不妨称其为“凉通道”,称其所在的蛋白为“凉通道蛋白”。

在识别出“凉通道”后,研究人员用小鼠做了一个实验。他们通过基因改造,让一批小鼠无法制造“凉通道蛋白”,随后将小鼠们置于两个相通的小隔间。隔间的温度,一个较冷,一个较暖,任小鼠自行选择呆在哪儿。然后换用正常小鼠再做一次。

结果显示,正常小鼠都喜欢选择呆在温度保持在较暖的小隔间;基因改造过的小鼠则能长时间欢快地待在较冷的隔间,仅仅当温度降到低于15℃之后,才倾向于选择较暖的隔间。

这个实验说明,由于缺乏“凉通道蛋白”, 基因改造过的小鼠对低温的感觉也迟钝了。可以预见,假如我们缺少“辣通道蛋白”,那么不论对高温还是对辣味,也会变得迟钝起来。我们或许更能吃辣,也更容易在洗热水浴时被烫伤。

这些研究加深了我们对动物(包括我们自身)恒温机制的认识。这些通道事实上起到了体内温度计的作用:它们告诉身体,什么情况下算冷,什么情况下算热,然后启动一些系列的生理反应(如发抖或排汗),来维持体温的恒定。

这些都是科学家在研究辣味形成的机制时得来的意外收获。

体温与疾病

收获还不止于此:这些通道蛋白可能还与一系列的疾病有关。特别让人感兴趣的是,它们与某些痛觉的形成有关。它们一旦出现异常,即使最轻微的温度变化也能产生剧烈的疼痛。

众所周知,温度骤冷骤热会让所有人感到难受,但是对一些人,温度即使变化很小,也会感到极度难受。譬如,哥伦比亚有一户家庭,其成员患有一种罕见的遗传病:只有天气变冷一点,他们就会胸痛得死去活来,甚至比女人分娩还厉害。

经基因测序后,科学家发现,其家族中,一个通道蛋白的基因发生了突变,正是这个突变让他们对温度变化变得极度敏感。

另一方面,这些发现也为研制新型镇痛药物指引了一个新的方向。有些慢性疼痛,包括纤维性肌痛、偏头痛,都跟温度变化有关。如果设法降低通道蛋白对温度的敏感性,这些疾病就可能被治愈。举个众所周知例子,敷冰降温对于骨关节炎就有一定的镇痛效果。

与此同时,有人正在研究如何利用这些通道蛋白来对抗肥胖症。其中的思路是,利用这些通道来扰乱身体的恒温功能,从而让它燃烧多余的脂肪。比方说,在常温下,我们当然是不会感觉冷的。但如果能制造出一种药物,胖人服用后会感到冷,从而迫使他们的身体燃烧更多的脂肪来“御寒”,这就可以达到减肥的效果。目前有一项试验表明,每天摄入一定剂量的辣椒素,有一定的减肥功效。

也许最为惊人的发现是,这些通道蛋白可能还与肿瘤生长相关。动物研究表明,这些蛋白可以促进、滋养肿瘤血管的形成,从而加速肿瘤的生长。

科学家最初的研究只是想揭示辣椒导致火辣的秘密,而现在这些发现和用途已远远超越了当初的目标。小小辣椒,功劳不小吧。

维姆·霍夫是一位59岁的荷兰人,被称为“冰人”,因为他有非凡的长时间抵御极低温度的能力。这种能力让他获得了至少20项世界纪录。

2009年,霍夫用两天时间就登上了乞力马扎罗山冰雪覆盖的山顶,而且除了一条短裤,什么都没穿。同年晚些时候,他在零下20℃的北极圈内跑完了全程马拉松——同样,仅穿了一条短裤。2011年,他打破了自己保持多年的世界纪录,在冰水中浸没了长达2个多小时。

霍夫之所以有如此超强的不怕冷的本领,要归功于他身上的一个突变基因。这个基因突变之后,在他的神经元上,本来用于感受低温的通道,对低温变得极不敏感了。结果,常人在冰水中浸泡久了,免不了会疼痛难受,而霍夫却能泰然自若。

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