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1895年，瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel）建设诺贝尔心理学或医学奖（Nobel Prize in Physiology or Medicine），旨在表扬在心理学或医学领域作出主要发明或发明的人 。该奖项在1901年首次揭晓，1901至2021年，已累计揭晓112次，共爆发224位诺奖得主 。
一百余年来，诺贝尔心理学或医学奖解答了有关生命和康健的诸多主要问题，是人类熟悉自己和熟悉天下的伟大探索 。而在诺贝尔奖效果的研究历程中，医学实验动物和相关动物模子是不可或缺的极其主要的一环 。中国实验动物学会将通过一系列科普文章先容诺贝尔奖研究探索历程中的动物模子与实验医学 。
2021年诺贝尔心理学或医学奖：温度与触觉的动物模子与实验医学研究
温度觉和触觉是人们感知客观天下的主要途径，与视觉、嗅觉、味觉配合组成了我们对客观天下的熟悉 。
2021年10月4日，诺贝尔心理学或医学奖揭晓，本次奖项配合授予美国加州大学旧金山分校的戴维·朱利叶斯（David Julius）教授和美国加州斯克里普斯研究所、霍华德休斯医学研究所的阿德姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）教授，以表扬他们“发明了温度和触觉受体” 。瑞典卡罗林斯卡学院的诺贝尔委员会体现，他们解开了大自然的神秘，剖析了感知热、冷和机械力的分子机制 。这是我们感知天下、与内外情形互动的基础，也是人类熟悉情形、顺应情形的主要心理基础 。着实早在几年前，这二位教授就曾“由于他们革命性地发明了温度和压力的受体”同时获得过2019年第49届罗森斯特尔奖（Rosenstiel Award）、2020年卡弗里神经科学奖（Kavli Prize in neuroscience）和BBVA基金会“知识前沿奖”（Frontiers of Knowledge Award） 。
人类对温度感知的探索由来已久 。在东方古板的中医理论中，早在公元2世纪东汉张仲景在《伤寒杂病论》中系统性地将外感热病的所有症状归纳为“六经”（太阳、少阳、阳明、太阴、少阴、厥阴）和“八纲”（阴阳、内外、寒热、虚实），并由此确立了有关寒、热的中医辨证论治的基本规则 。响应的，差别中药药材也具有温、热、寒、凉差别药性，凭证疾病的寒、热选择响应的中医治疗 。而关于非药物治疗，经典针灸的“灸”法，同样以“热”为治疗原理 。在西方天下，17世纪法国著名哲学家笛卡尔在他的论著《论人》中提出，“热”的信息可以转达至大脑爆发反应 。直到几个世纪以后的1944年，约瑟夫·厄尔兰格（Joseph Erlanger）和赫伯特·斯潘塞·加塞（Herbert Spencer Gasser）“由于发明单神经纤维高度分解的功效”配合获得了诺贝尔心理学或医学奖，他们把神经纤维分为差别亚型，划分对神经电信号具有差别的功效和传导速率 。也就是，神经电信号的“高速路”已经揭晓，可是仍有一个问题没有解开：外界的冷热、压力等信息是怎样转化成神经电信号呢？这也就是今年诺贝尔心理学或医学奖的谜底 。现在我们已经知道，温度感受器TRPV1、压力感受器PIEZO1和PIEZO2等受体可以将温度或压力信息转化为神经信号并转达至神经中枢，多年以来，科学家们是怎样使用实验动物研究解开有关温度觉和触觉的神秘呢？
从辣椒到温度感受器TRPV1
这个故事要从“辣椒”讲起，我们都知道辣椒会给人“热辣辣”的感受，这种感受怎样爆发？上世纪九十年月末，朱利叶斯和同事实验筛选感受神经元内对辣椒素爆发反应的一系列基因DNA，试图寻找辣椒素的“受体”，辣椒素和受体的关系就似乎一把钥匙翻开一把锁 。
第一步：找到钥匙和锁 。经由建设一系列基因DNA库并举行筛选，他们最终判断出了一种非选择性的阳离子通道TRPV1，同时发明它也对危险性高温（＞43℃）有反应——这把“锁”，既可以被辣椒素翻开，也可以被高温翻开，辣椒热辣辣的感受也就由此而来 。
第二步：使用动物模子熟悉“锁”的漫衍 。在实验大鼠上，他们发明诸多感受神经节细胞内都可以找到这种“锁”，即保存TRPV1的表达，它可以表达在背根神经节和三叉神经节（主要集中在小直径的神经元胞体，在大直径的神经元胞体上较少）、脊髓和脑内尾状核等区域 。实验大鼠资助人们起源获得了有关TRPV1漫衍的熟悉 。
第三步：建设转基因动物模子研究其功效 。随后，研究职员创造了敲除TRPV1基因的转基因小鼠模子，发明这种小鼠对高温的热痛反应险些消逝，而机械力的痛觉反应正常，也就提醒TRPV1关于温度（高温）传导具有不可或缺的作用 。近年来对TRPV1的研究仍然集中在他的温度传导机制，特殊是危险性高温传导 。在炎症性疼痛历程中，机体的“红、肿、热、痛”也离不开TRPV1的加入 。
从薄荷到冷觉感受器TRPM8
和辣椒相对应，薄荷给人带来的冰冷感受从何而来？帕塔普蒂安和同事在2002年判断出了传导冷觉的受体TRPM8，它是TRPV1的亲戚，同属于TRP受体家族 。类似的，他们发明TRPM8可以同时对低温顺薄荷爆发反应，这些“锁”也主要漫衍在传导感受的背根神经节 。近年来，使用基因编辑手艺、在体钙成像等新手艺，研究职员使用啮齿类动物模子、基因的时间、空间选择性表达模子，对TRP家族的温度感受机制举行了深入探索，差别的温度规模可以翻开响应的“锁” 。外周的冷、热刺激通过激活这一家族里响应的温度觉受体，通过响应的TRPV1阳性或TRPM8阳性的背根神经节传导感受信息，在脊髓爆发显着的钙激活历程，系统完善了温度的感受传导机制 。
从细胞戳戳乐到压力感受器PIEZO1和PIEZO2
与温度感受的机制类似，机械力刺激怎样转化为神经电信号？帕塔普蒂安和同事选择了一种对机械力有反应的细胞Neuro2A，一边戳戳细胞，一边从细胞中筛选出对压力有反应的候选基因，最终一个机械敏感的离子通道脱颖而出，他们用希腊语的压力“piesi”一词命名它为PIEZO1 。后续又判断出了PIEZO2，并发明它在背根神经节感受神经元内有大宗表达 。研究发明PIEZO1和PIEZO2均可以被细胞膜外貌的机械力直接激活爆发反应 。2014年，帕塔普蒂安和同事配合创造了在DRG感受神经元内敲除PIEZO2的转基因小鼠模子PIEZO2CKO小鼠 。在没有PIEZO2的情形下，小鼠的触觉反应消逝，进一步验证了它在触觉感受中的主要功效 。随着研究的逐步深入，PIEZO的功效也逐步扩展到更多的压力感受相关功效，如触觉、疼痛、血压、呼吸和膀胱功效等 。
温度、压力等外界信息通过TRP或PIEZO等受体转化为神经电信号，通过传着迷经抵达神经中枢并沿产入迷经调理效应器，形成反射弧，对外情形爆发反应和顺应 。红色虚线内为2021年诺贝尔心理学或医学奖的相关内容 。
回首多年来人类对温度觉和触觉的研究历程，通详尽胞、动物模子、人类疾病等多条理的实验医学研究，外界温度和压力的“钥匙”怎样翻开对应“锁”的问题已经逐步解开 。随着基因编辑手艺和实验检测要领的生长，一直涌现出更好的实验动物研究模子，对TRP家族和PIEZO的更多功效的熟悉也在日渐加深 。外界信息由此转化为神经电信号、形成神经反射，实现了生物体对外界情形的反应和顺应 。多年来研究职员使用实验动物模子举行的研究资助我们更好的熟悉天下，也熟悉了自己 。
（张钰 供稿）
参考文献
1. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Sun. 31 Oct 2021.
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