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作者：名古屋大學 陳書(shu) 蕊

牙齒表麵覆蓋著一層堅硬的牙釉質，保護內(nei) 部組織的同時還增強了咀嚼食物的能力。這層牙釉質像牙齒的鎧甲，隻要不觸及鎧甲之下的組織，酸甜苦辣的滋味和冷熱便不易被牙齒察覺到。但是，當細菌或酸性物質等腐蝕了牙釉質，內(nei) 部被暴露出來，甚至形成空洞，也就是“蛀牙”時，牙齒就會(hui) 變得非常敏感。

這本來是每個(ge) 人都會(hui) 有的生活常識，但是如果打破砂鍋問到底，比如追問牙齒為(wei) 什麽(me) 會(hui) 對各種刺激產(chan) 生反應，這一過程中人體(ti) 到底發生了哪些奇妙的生物化學變化，恐怕誰都沒法給出像樣的答案。

近期，有一篇發表在《Science Advances》的文章就對上麵的問題給出了初步的看法，原來我們(men) 的牙齒中藏著一整套可以感知寒冷等刺激的係統，而這也正是許多蛀牙患者在吃雪糕時感到疼痛的原因。

其實，不光是牙齒，人體(ti) 全身都分布著各種溫度傳(chuan) 感器，它們(men) 將收集到的溫度信息匯報給大腦中的體(ti) 溫調節中樞，中樞再指揮身體(ti) 做出適宜的反應。這套係統的複雜和精妙程度，簡直可以秒殺各種高精尖的傳(chuan) 感器和機器人，著實令人感歎進化的神奇。

不光是牙齒，人體(ti) 溫度調節係統遍布全身

我們(men) 先來看看牙齒之外的人體(ti) 組織是如何感受周圍環境溫度的變化，並且保持體(ti) 溫恒定的。人體(ti) 的體(ti) 溫調節係統可以分為(wei) 三個(ge) 部分：溫度感受器、體(ti) 溫調節中樞以及受其支配的汗腺、皮膚血管等。這套係統存在個(ge) 體(ti) 差異，因此才會(hui) 有人更怕冷、有人更怕熱。

體(ti) 溫調節的第一步是感知溫度。在人體(ti) 的皮膚、黏膜、腹腔內(nei) 髒等地方分布著無數的溫度感受器，當它們(men) 受到冷熱刺激時，就會(hui) 產(chan) 生神經衝(chong) 動並向大腦發出脈衝(chong) 信號。這些感受器的響應溫度範圍不同，人類的體(ti) 表感受也由此分而成寒冷、涼爽、溫暖、炎熱四種。

例如，溫感受器是網狀分布在表皮顆粒層毛囊根鞘周圍的遊離神經末梢，當皮膚溫度為(wei) 35攝氏度左右時，溫感受器最敏感，人體(ti) 將由此而感到溫暖；而冷感受器是位於(yu) 皮膚淺層的小柱形球狀小體(ti) ，當皮膚溫度為(wei) 30攝氏度左右時表現最活躍，人體(ti) 由此而產(chan) 生冷的感覺。

這些溫度感受器的生物學本質，其實是一種特殊的離子通道——瞬時受體(ti) 電位通道（TRP channel）。在不同的溫度範圍內(nei) ，相應的離子通道會(hui) 打開，通過電信號和化學信號之間的相互轉換，最終將神經衝(chong) 動傳(chuan) 遞到下丘腦的體(ti) 溫調節中樞，讓它感知到相應的溫度。

體(ti) 溫調節中樞分為(wei) 產(chan) 熱中樞和散熱中樞，在接收到瞬態的冷熱感覺刺激後，它們(men) 將對刺激信號進行整合，再去調控骨骼肌、皮膚血管和汗腺等，從(cong) 而對產(chan) 熱和散熱的過程進行促進或抑製，以維持體(ti) 溫的恒定。當環境溫度低時，興(xing) 奮的冷覺感受器將神經衝(chong) 動傳(chuan) 至產(chan) 熱中樞，繼而引起骨骼肌緊張度增加，產(chan) 熱增多；同時，散熱中樞受到抑製，導致皮膚血管收縮、汗腺停止分泌，散熱較少。反之，環境溫度很高時熱感受器以及散熱中樞興(xing) 奮、冷感受器及產(chan) 熱中樞抑製，因此皮膚血管舒張、汗腺分泌增加。

疼痛還是溫度，人體(ti) 感受係統大有不同

與(yu) 體(ti) 溫相似，疼痛也是生命體(ti) 征中重要的一部分，人體(ti) 通過疼痛對疾病和外傷(shang) 進行預警，進而保護身體(ti) 。在皮膚、肌肉、關(guan) 節等肌體(ti) 表層以及髒器等深層遍布著痛覺感受器，由遊離的神經末梢組成，但與(yu) 溫度傳(chuan) 感器稍有不同的是，它們(men) 接受的是刺激是來自受損組織釋放的化學物質，而不是對溫度變化這樣的物理刺激產(chan) 生神經衝(chong) 動。

當機體(ti) 受到傷(shang) 害性刺激，組織損傷(shang) 會(hui) 引起受損細胞釋放某些化學物質（如前列腺素、緩激肽、5-羥色胺、H+、K+等），興(xing) 奮痛覺感受器，隨後產(chan) 生傳(chuan) 入衝(chong) 動，並將這一信號送達到皮層的第一感覺區、第二感覺區等部位，產(chan) 生痛覺。

神奇蛋白質令牙齒感知寒冷

隨著四季的更迭，我們(men) 可以知冷暖而添衣減衣，但是牙齒感受到了冷暖，卻常常表現為(wei) 疼痛。這其實是一個(ge) “深不可測”的話題，比如為(wei) 什麽(me) 牙齒會(hui) 把溫度信號變成痛覺信號，就讓我們(men) 難以回答。在這篇最新發表的論文中，研究人員解釋了牙齒感知寒冷的係統中，涉及到的分子及細胞。他們(men) 發現，在成牙本質細胞中，含有能夠感知溫度下降的冷敏感蛋白TRPC5和TRPC1，並且它們(men) 能將感知到的寒冷最終轉化為(wei) 大腦中的痛感。

這項研究的難點在於(yu) ，想要弄清牙齒內(nei) 部的組織，必須將牙釉質敲碎，而同時不能破壞內(nei) 部的牙髓、神經及血管。然而一旦敲掉牙釉質，整個(ge) 牙就會(hui) 碎掉，因此研究人員用一種巧妙的辦法解決(jue) 了這個(ge) 實驗觀測上的難題。他們(men) 將下顎骨、牙齒及牙神經作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ，來記錄牙齒接觸到冰涼的液體(ti) 後的神經活動。

研究發現，在正常對照組中，寒冷刺激會(hui) 使神經活動變得興(xing) 奮，這表明牙齒感知到了寒冷；而在牙齒缺少TRPC5冷敏感蛋白的實驗組中，同樣的刺激並不會(hui) 使神經興(xing) 奮。也就是說，TRPC5是感知寒冷的重要途徑。並且，TRPC1也有類似的效應。

隨後，他們(men) 將成牙本質細胞中的TRPC5分離出來，在一個(ge) 細胞上表達大量的TRPC5，我們(men) 可以理解為(wei) 這一過程就是讓某個(ge) 細胞中的TRPC5含量大量增加。結果，研究人員觀察到這個(ge) 細胞對寒冷刺激非常敏感，且可以將刺激信號更快速地傳(chuan) 導到大腦，並在大腦中轉化為(wei) 痛覺感受。

科研人員們(men) 提出，這項研究的成果不光在於(yu) 揭示牙齒感受寒冷的分子機製。同時，TRPC5冷感蛋白無疑可以作為(wei) 一個(ge) 很好的分子靶點，通過阻斷或抑製TRPC5通路，我們(men) 就可以減輕牙齒敏感和牙痛帶來的煩惱。當然，這一設想要成為(wei) 現實還需要科學家們(men) 進一步的研究和開發。

本質上來說，人體(ti) 對於(yu) 各個(ge) 體(ti) 征的調控，就是對於(yu) 化學係統的利用。當化學物質在細胞膜內(nei) 外濃度差異足夠大，其帶來的電荷量改變會(hui) 以電信號的形式，通過神經元快速傳(chuan) 導到發揮指揮官作用的中樞係統。接收到這個(ge) 信號的中樞係統會(hui) 進行信息的整合與(yu) 處理，從(cong) 而判斷出在當下環境，人體(ti) 應該采取的應對措施。

對於(yu) 人體(ti) 的感覺係統來說，每一種信號都是一種特異性的提示。春暖夏涼我們(men) 能感受到，酸甜苦辣我們(men) 能品嚐到。更重要的是，豐(feng) 富多彩的感覺幫助我們(men) 盡早發現和抵禦疾病。

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