圖片展示了牙蟲難以捉摸的本體(ti) ——成牙質細胞。 （圖片來源：Nicholas Spinelli）

對有齲齒的人來說，喝點冷飲也可能是痛苦。

霍華德·休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute ，HHMI）的首席科學家兼副主席David Clapham說：“牙疼非常獨特，並且很難忍受。”

如今，他與(yu) 一個(ge) 國際科學家研究團隊找出牙齒感受寒冷的方式，並找出了參與(yu) 其中的分子和細胞。研究團隊近日在《科學·進展》（Science Advances）報告，對於(yu) 小鼠和人類來說，名為(wei) 成牙質細胞的細胞包含能夠檢測溫度下降的冷敏感蛋白。來自成牙質細胞的信號最終能在大腦中激起尖銳的陣痛。

研究闡明了為(wei) 何一種祖傳(chuan) 秘方能夠緩解牙痛。領導該研究的德國Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg大學電生理學家Katharina Zimmermann說，丁香油在牙科已經用了好幾個(ge) 世紀，其中的某個(ge) 主要組分包含一種能阻斷“冷傳(chuan) 感”蛋白的化合物。

Zimmermann表示，研製更特異地靶向冷感蛋白的藥物可能緩解牙齒冷敏感的狀況，“一旦你有了可靶向的分子，那麽(me) 就有機會(hui) 發明療法。”

小鼠磨牙中，包含TRPC5通道（綠色）的成牙質細胞緊密包裹了牙髓和牙本質之間的區域。細胞長發狀延伸的突起填滿牙本質的纖細通道，並延伸到牙釉質。 （圖片來源：L. Bernal et al./《科學·進展》2021）

神秘莫測的通道

細菌生物膜和分泌的酸腐蝕牙釉質（牙齒表麵堅硬且發白的覆蓋物）造成齲齒。大約24億(yi) 人（大概世界三分之一的人口）的恒牙有未經治療的齲洞，這會(hui) 產(chan) 生劇烈的疼痛，包括對低溫極度敏感。

盡管科學家已經提出一個(ge) 主要的理論，但是該研究之前，沒人確切地知曉牙齒如何感受寒冷。該理論認為(wei) ，牙齒內(nei) 纖細的孔道富含隨溫度改變而移動的液體(ti) 。一些研究人員猜測，由於(yu) 未知的原因，神經能夠感受液體(ti) 運動的方向並根據牙齒的冷熱產(chan) 生信號。

“我們(men) 還不能排除這個(ge) 理論，”不過也還沒有任何直接的支持證據，HHMI Janelia 研究院的神經生物學家Clapham說道。”研究牙齒內(nei) 部液體(ti) 運動和牙齒整體(ti) 的生理行為(wei) 還很困難。科學家需要先切穿牙釉質（人體(ti) 最堅硬的成分），再切開一層名為(wei) 牙本質的堅硬物質，同時，不能碾碎牙齒柔軟的牙髓，保留其中的血管和神經。Zimmermann說，有時候整個(ge) 牙齒會(hui) “粉身碎骨”。

Zimmerman、Clapham和同事們(men) 並不是直接研究牙齒。他們(men) 主要關(guan) 注的是離子通道，即細胞膜表麵如同分子門控的孔道。一旦檢測到信號，比如化學信息或溫度改變，那麽(me) 離子通道要麽(me) 緊緊關(guan) 閉，要麽(me) 大量開放並允許離子湧入細胞。這產(chan) 生了可在細胞間快速傳(chuan) 遞的電信號脈衝(chong) 。這是一種快速傳(chuan) 遞信號的方法，對大腦、心髒還有其他組織都十分重要。

大約十五年前，Zimmermann在Clapham的實驗室從(cong) 事博士後工作，他們(men) 的團隊發現一個(ge) 名為(wei) TRPC5的離子通道對寒冷高度敏感。但是研究團隊並不知道TRPC5在身體(ti) 哪一個(ge) 部位發揮寒冷感覺的作用。他們(men) 發現TRPC5並不位於(yu) 皮膚。他們(men) 在2011年的《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）報道稱缺乏TRPC5的小鼠仍舊能感受寒冷。

那之後，Zimmermann說：“我們(men) 遇到死胡同了。”有一天，研究團隊在吃飯時討論這個(ge) 問題，突然間靈感就來了。Zimmermann回憶道：“David說‘好吧，身體(ti) 上還有什麽(me) 組織能感受到寒冷？’”答案就在牙齒中。

成牙質細胞層嵌在血管間，與(yu) 神經軸突、其他的牙胚細胞相互聯係。寒冷接觸激活成牙質細胞及其周圍網絡的電活動。

（圖片來源：Nicholas Spinelli）

牙齒的廬山真麵目

研究的共同作者馬薩諸塞總醫院（Massachusetts General Hospital）生理學家Lennerz檢測了來自成人的牙齒標本後，發現TRPC5的確在牙齒內(nei) ，尤其是有齲洞的牙。

一個(ge) 全新建立的小鼠模型使得研究人員確信TRPC5確實具有寒冷感覺功能。Zimmermann沒有直接敲開牙齒並獨立檢測培養(yang) 皿中的牙細胞，他們(men) 注意到了整個(ge) 係統：顎骨、牙齒和牙神經。研究團隊記錄了冰冷溶液觸碰牙齒時的神經活動。在正常小鼠中，冰冷刺骨的液體(ti) 激活了神經，提示牙齒感受到了寒冷。Zimmermann說，這是一個(ge) 關(guan) 鍵的證據，表明離子通道能感受寒冷。研究團隊研究的另外一個(ge) 通道TRPA1似乎也有作用。

研究團隊追蹤TRPC5的位置並找到一種特殊類型的細胞：坐落於(yu) 牙髓和牙本質之間的成牙質細胞。比如，當一個(ge) 牙本質直接暴露的人咬了口冰棍，那麽(me) TRPC5包裹的細胞立即產(chan) 生寒冷的感覺並向大腦迅速發出“啊！牙！”的信號。

Clapham說，那種尖銳的酸痛還沒有作為(wei) 一個(ge) 科學領域被廣泛研究。牙痛可能並不是研究的熱門，他說：“但它很重要，它也影響了很多人。”

Ziemmann指出，整個(ge) 團隊從(cong) 開始到這一發現花費超過十年的時間。找出特定分子的功能和細胞是很困難的，她說：“而且，好的研究需要很長的時間。”

翻譯：陳振翀

審校：張哲

引進來源：霍華德·休斯醫學研究所