华人科学家Cell解答百年神经学谜题

辛辛那提大学（UC）疼痛研究人员顾建国博士和他的同事们证实了，在皮肤中与许多感觉神经末梢接触的Merkel细胞是感知触觉的初始位点。这一重要的研究发现发表在4月15日的《细胞》（Cell）杂志上。

　　

生物通报道  “通过解答长期存在的一个科学谜题，‘你恰好刺痛了一根神经’这句俗话或许需要修正为‘你恰好刺痛了Merkel细胞’，”辛辛那提大学（UC）疼痛研究人员顾建国（Jianguo Gu）博士开玩笑说（BAMBANKER细胞冻存液 免费试用装火热申请中）。

这是因为顾博士和他的同事们证实了，在皮肤中与许多感觉神经末梢接触的Merkel细胞是感知触觉的初始位点。这一重要的研究发现发表在4月15日的《细胞》（Cell）杂志上。

顾建国博士早年毕业于复旦大学上海医学院，现为辛辛那提大学麻醉学系终身正教授，其主要研究领域为炎症和神经病理性疼痛的机制，深入研究了多种受体家族在疼痛中的重要作用，例如谷氨酸受体、嘌呤受体和TRP通道，并在伤害性感觉系统特别是其分子机制上做出了重要贡献，是世界公认的在神经科学和疼痛研究领域做出杰出贡献的科学家。

顾建国教授说：“科学家们用了一个世纪的时间试图去了解这一特化皮肤细胞的功能，现在我们第一个知道了……我们证实Merkel细胞是触觉检测的初始位点。”

顾建国说，在视、听、触、嗅、味5种感觉中，触觉是人们了解的最少的一种感觉——其尤其与Merkel细胞相关。Merkel细胞是由德国解剖学家Friedrich Sigmund Merkel于1875年发现（延伸阅读：Nature解答古老神经学谜题 ）。

顾建国说：“由于两个世纪以来没有人真正知道这种细胞的功能，一直以来都存在着激烈的争论。由于指尖嵴纹、嘴唇和全身的其他触觉敏感点中具有大量的Merkel细胞，包括我自己在内的一些科学家们怀疑这些细胞与触觉相关；而另一些人则认为这类细胞根本与感知触觉无关。”

为了证实他们的假说：Merkel细胞实际上是触觉的基础，顾建国研究小组对大鼠触须毛囊中的Merkel细胞展开了研究。毛囊在功能上与人类的指尖相似，且具有大量的Merkel细胞。他们发现轻微地触摸触须这些细胞会立即做出响应发出神经冲动。

“Merkel细胞有明显的反应；记录线出现‘尖峰’。而用非Merkel细胞你什么也得不到，”辛辛那提大学博士后研究人员Ryo Ikeda说。

他们还发现，轻微的触摸使得Merkel细胞发射动作电位，这种机械-电传导是通过一种叫做Piezo2的受体/离子通道来实现。

顾建国说：“其意义极其深远。在临床上可应用于治疗及预防影响触觉的一些疾病状态如糖尿病、纤维肌痛，以及如周围神经病变等病理状况。异常的触觉也是化疗等许多医学治疗的副作用。”

这一研究发现也与那些双目失明、依赖于触觉引导视觉世界的人们有关。

“这是整个领域的一次范式转变。触觉对于探知环境、触觉分辨和其他生活任务如现代社会互动来说必不可少。想想手机，如果没有很好的触觉你很难融入社会生活，“顾建国说。

（生物通：何嫱）

作者简介：

顾建国

美国辛辛那提大学医学院麻醉学系终身正教授。1985年本科毕业于复旦大学上海医学院。1994年获得加拿大马尼托巴大学神经药理学博士学位。毕业后以研究助理的身份在哥伦比亚大学医师和外科医生学院开展疼痛的神经元及分子机制研究。1998-2009年先后在佛罗里达大学牙科与McKnight脑研究所学院担任Assistant Professor (Tenure Track)和Associate Professor (Tenured)，2009年至今，在辛辛那提大学医学院麻醉学系担任终身正教授，拥有独立的疼痛研究室和课题，是世界公认的在神经科学和疼痛研究领域中做出杰出贡献的科学家。

顾建国博士的主要研究领域为炎症和神经病理性疼痛的机制，深入地研究了多种受体家族在疼痛中的重要作用，例如谷氨酸受体、嘌呤受体和TRP通道，并在伤害性感觉系统特别是其分子机制上作出了重要贡献。主要研究成果已经发表在Nature和 Journal of Neuroscience等众多世界顶级杂志。顾博士首先发现了突触前传入纤维上的P2X受体，及其在调控伤害性递质从外周到中枢神经系统中的关键作用。顾博士的另一重要发现是病理性疼痛中TRPM8通道发挥的作用。研究表明，神经损伤后TRPM8通道表达发生上调，从而导致外周痛觉高敏并发生病理性疼痛。顾博士是世界疼痛研究领域著名杂志Molecular Pain（影响因子：4.19）的创刊主编辑，并从2004年开始到现在一直担任该杂志的主编。

生物通推荐原文摘要：

Merkel Cells Transduce and Encode Tactile Stimuli to Drive Aβ-Afferent Impulses

Sensory systems for detecting tactile stimuli have evolved from touch-sensing nerves in invertebrates to complicated tactile end organs in mammals. Merkel discs are tactile end organs consisting of Merkel cells and Aβ-afferent nerve endings and are localized in fingertips, whisker hair follicles, and other touch-sensitive spots. Merkel discs transduce touch into slowly adapting impulses to enable tactile discrimination, but their transduction and encoding mechanisms remain unknown. Using rat whisker hair follicles, we show that Merkel cells rather than Aβ-afferent nerve endings are primary sites of tactile transduction and identify the Piezo2 ion channel as the Merkel cell mechanical transducer. Piezo2 transduces tactile stimuli into Ca2+-action potentials in Merkel cells, which drive Aβ-afferent nerve endings to fire slowly adapting impulses. We further demonstrate that Piezo2 and Ca2+-action potentials in Merkel cells are required for behavioral tactile responses. Our findings provide insights into how tactile end-organs function and have clinical implications for tactile dysfunctions.