Cell：芥末洋蔥為何辣眼睛？背後機制有助於開發新型止疼藥物

健康 08-26

很多人有這樣的體驗，在切洋蔥或者是吃芥末時會情不自禁地流眼淚。這是因為在洋蔥、芥末和大蔥等中含有一種特殊的物質——芥末受體。芥末受體會讓人們產生眼睛刺痛的感覺，身體對這種疼痛感產生應激反應，通過流鼻涕、流眼淚等方式緩解疼痛。

近日，美國加州大學舊金山分校和昆士蘭大學的研究人員從澳大利亞黑岩蠍子的毒液中提取出一種針對「芥末受體」的毒素（WaTx）。研究人員在探尋蠍毒靶向「芥末受體」的具體機制時發現，這種蠍毒通過以前所未知的機制引發疼痛，這一發現無疑推動了新型止疼藥物的開發。該研究發表在《Cell》雜誌上。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.014

「芥末受體」是人體安全警報器

芥末受體其實是一種名為TRPA1的鈣通道蛋白，它廣泛存在於人們的感覺神經中，是接收外界環境刺激的感測器。當芥末受體被激活時，鈣通道就會打開，鈣離子與鈉離子隨之流入細胞，誘發疼痛和炎症。

加州大學舊金山分校神經科學研究生課程的博士生John Lin King表示：「芥末受體是人體對環境中化學刺激物的『警報器』，當芥末受體遇到潛在有害化合物時，它就會被激活提醒機體正暴露在危險當中。」

其中有一類有害化合物是芥末受體重點監控的對象，這類化合物被人們稱之為「反應性親電試劑」。像是香煙中的煙霧、芥末、洋蔥、大蒜等辛辣食物都含有能夠刺激芥末受體的化合物。

值得一提的是，炎症因子也能夠激活芥末受體，因此TRPA1被認為是治療慢性疼痛、瘙癢和神經源性炎症綜合征的潛在靶點。

「彎道超車」，揭示蠍毒引發疼痛的機制

研究人員為了找到特異高效的TRPA1激動劑，揭示其作用機理做了許多嘗試。像是薄荷醇和大麻都是天然的TRPA1激動劑，但是這些化合物的效力很低、效果較差。

於是，他們將目光投向了動物毒液。動物毒液能夠造成紅腫、疼痛甚至是死亡。經過篩選，研究人員發現澳大利亞的黑岩蠍毒（Urodacus manicatus）中含有豐富的TRPA1激活劑。通過提純分離蠍毒，研究人員得到了一種名為「芥末受體毒素」（WaTx）的多肽。

研究人員驚喜地發現，WaTx激活芥末受體的方式與一般的TRPA1激動劑不同。WaTx會繞過「標準路線」強行進入細胞，嚴格限制進入細胞的物質。一般情況下，小到離子、大到分子都是通過「內吞作用」被細胞攝入，或是穿過細胞表面的蛋白質通道進入細胞。但是，WaTx含有一種不尋常的氨基酸序列，使其能夠直接穿透細胞膜並進入細胞內部。很少有蛋白質具有這樣的能力。

研究小組隨後進行了一系列動物試驗，結果顯示：將TRPA1激活劑芥子油注入小鼠的爪子會引起疼痛、炎症和腫脹。相反，注射WaTx的小鼠有急性疼痛和過敏反應，但沒有腫脹。研究人員認為，WaTx是一種防禦機制。雖然幾乎每種動物，包括蠕蟲和人類都有TRPA1的形式，但研究人員發現WaTx僅激活了哺乳動物中的這種形式。鑒於黑岩蠍子不吃哺乳動物，毒素很可能主要是用來抵禦哺乳動物的掠食者。