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为什么挠能治痒痒

2019-04-08 12:57:28 | 来源: 美食

本文来自公众号:科学大院(ID:kexuedayuan),作者:大卫·林登。

瘙痒和疼痛是“同胞兄弟”?

瘙痒可以是一种短暂的感觉,也可以持续好几天。未经治疗的盘尾丝虫病,则会让人一辈子都瘙痒。它可以因机械性刺激而触发,比如羊毛衫或者昆虫的腿对皮肤产生的轻微刺激,也可以因化学刺激触发藤香图片
,如名叫漆酚的毒藤抗炎剂。瘙痒也可能是感觉神经或大脑受损带来的结果。某些情况下,脑肿瘤、病毒感染或强迫症等精神类疾病都可以触发瘙痒。此外,瘙痒还可以是某些治疗药物或毒品的副作用。

瘙痒是受认知和情绪因素调制的。一天晚上,我在亚马逊丛林露营,正要入睡的时候,觉得胳膊有点痒。我拿起手电筒,戴上眼镜,想看看是怎么回事,结果发现了一条巨大的千足虫。这之后,我便再也没法入睡了。我超级警觉, 在剩下的夜里,只要有些许的微风和颤动,都会唤起我的痒感,而且不只是胳膊,我的整个身体都会痒。我在思想上跟千足虫战斗到了天亮。

痒痒不可抗拒的折磨性质众所周知。在但丁《神曲》的“地狱篇”里,造假者(包括炼金师、冒名顶替者、伪造犯)会被投进第八层地狱,受永恒之痒刑(见图)。只有犯了背叛罪的人(欺骗了关爱、信任自己的人,比如背叛了耶稣的加略人犹大)才会在第九层地狱遭受更可怕的命运:被冻成冰。

这里有一个处在生物学和哲学交汇点上的问题:痒到底是一种独特形式的触感,跟其他触摸形态有着本质上的不同,还是说它只是一种不同的刺激模式,以本书前面所述的一种或多种触感为基础?

从类比的角度上说,痒和其他触感的关系,是类似萨克斯风和钢琴吗?萨克斯风和钢琴都能发声,但发出的声音在性质上是不同的。还是说,痒和其他触感的关系,像钢琴演奏的波普爵士乐和浪漫时代的古典音乐?由于音乐的结构和背景不同,两者同样清晰可辨,只 不过它们分别来自相同的发音器材。过去,这种类型的问题是留给哲学家解答的。如今,生物学家也可以参与讨论了。

一些人认为,痒是一种触摸模式,而非独立的触摸类型,并主张痒是特殊类型的、稀弱的疼痛。他们正确地指出,痒和疼痛存在一定的相似之处。两者都可由各种各样的刺激触发:机械刺激、化学刺激,有时热度刺激也可以。

尤其是,疼痛和痒都可以靠炎症化学产物激活,有时还可以靠消炎药来缓解。两者都受到认知和情绪,包括注意力/焦虑和期待的有力调制。疼痛和痒两者都以信号形式表明,环境中存在应该避免的物体的侵入,换句话说,它们是要求采取行动的激发性感知。疼痛会导致反射性的撤回反应,痒也会带来反射性的抓挠反 应。以抓挠响应痒,和以撤回响应疼痛以避免组织损伤一样,都是保护性的行为。它会让我们打跑有毒的节肢动物,如蜘蛛、黄蜂、蝎子,或是消灭传播疾病的病原体,如传染疟疾的蚊子,带着瘟疫的跳蚤,等等。

如果痒仅仅是较弱的或间断形式的疼痛,那么人们假设,提高痒刺激的强度和频率,也能将痒提升至能感到疼痛的阈值,或者反过来,削弱疼痛刺激,也可能会转而唤起痒感。然而,在实验室研究中,尽管精心控制了刺激,这种情况也从未发生过。微弱的疼痛始终是微弱的疼痛,强烈的痒也只是强烈的痒而已。

痒和疼痛之间的另一个主要区别涉及它们在身体中的部位。全身上下,包括皮肤、肌肉、关节和内脏都能感觉到疼痛,而痒仅限于皮肤表层(包括有毛皮肤和无毛皮肤),以及与皮肤紧密相邻的黏膜,包括嘴唇、咽喉、眼睛、鼻子、小阴唇和肛门边缘。你的内脏会疼,但不会痒。

如果痒是一种独特的触觉形式,那么人们应当能在皮肤里找到只能由痒刺激激活的感觉神经元纤维,且在实验室用电刺激这些神经元纤维时,也可以让人感觉到痒,却不会让人感到疼痛。这就是所谓的专线理论(labeled-line theory),它和模式编码理论的区别在于,后者认为皮肤里的同一种感觉神经元既可以传送痒信号,也可以传送疼痛信号,具体传送何种信号则要取决于纤维 的电启动放电模式。

1997年,马丁·施梅尔茨(Martin Schmelz)和同事们借助显微神经检查法 (microneurography),发现了痒的专用感觉神经纤维中的端倪。该技术是用一根细电极穿透皮肤,插到感觉神经里,之后记录单一纤维的电活动。

研究者发现,在将组胺(通常在人体内产生的、诱导痒的化学物质)施加到志愿者腿上的小块皮肤上之后,一类慢速的无髓鞘C 类纤维便会有电响应。当被试报告说他们觉得同一位置有痒感时,电响应就开始了。

有趣的是,这些纤维并不专门指向那一小块皮肤,而是蔓延支配直径大约7.62厘米的皮肤区域。因为这些纤维对机械性刺激无响应,所以研究人员认为它们是专属于痒的,这与专线理论相一致。然而,过了几年,同一组研究人员又发现,这些响应痒的C类纤维,至少有一部分也同样可以因疼痛刺激而出现电活性,这又与专线理论相矛盾。

解释这些发现有若干难处,部分在于用来进行痒刺激的是组胺,而我们又知道,经由不同化学通路触发痒感的东西有很多,而组胺只是其中之一。事实上,我们大多数人都用过抗组胺霜来对付痒,并发现这只在部分情况下有效。这些实验并未告诉我们,传递与组胺无关的痒的形式的神经纤维,是否也会对疼痛产生响应。认为人类身上存在痒的专线神经元,其证据还尚未确立。

这些人体实验有一个重大的局限性:研究人员只能用单一纤维记录电极盲目地寻找回收钢绞线
,因为没办法看到内部的神经,进而也无法瞄准准特定的纤维。不过,利用实验 小鼠,借助基因、解剖和电信号记录技术,我们是有可能在这方面取得更大进展的。

痒的专用通道

许多不同类型的皮肤刺激都可以诱发痒。在许多情况下,我们尚未理解痒传导背后的分子事件。大多数瘙痒刺激的通路似乎都是间接的。例如,反复磨蹭皮肤,或对过敏原做局部响应,均会启动炎症级联放大反应。免疫细胞释放的分子,如来自肥大细胞的组胺,可以跟表皮 感觉神经元裸露末梢里的组胺受体相结合,致其启动放电尖峰(图)。

在另一案例中,一种名叫 BAM 的天然蛋白质片段,会与皮肤中传导痒的神经末梢上的另一种受体相结合。在老鼠身上,这种受体被称为MrgprCll ;在人类身上,则被称为hMrgprXl。有时,环境里的分子也可以直接激活痒感受器。众所周知,抗疟疾药氯喹就会使皮肤发痒,因为氯喹会跟感觉神经元里的MrgprA3 受体直接结合。关键在于,至少有3 种不同的分子感受器能激活痒感检测神经元,有些直接由环境信号激活,而大部分则响应身体里充当中介的化学信号。

如果痒真的有专线神经元,那么以下情况就应该成立。

,应该能够摧毁或让这些神经元保持“沉默”,从而阻断痒感,而其他触感(如疼痛或温度等)则不受影响。第二,若有选择地激活专门的痒神经元,那么就应该能产生痒感,而不是产生痛感或其他触感。第三,神经末梢的解剖分布应反映已知的痒感分布:它们应位于皮肤和外部黏膜摇椅供应价格
,而非在肌肉、关节、脏器当中。识别潜在的专线痒神经元的一种方法是,尝试确定这类痒检测感觉神经元用来与脊髓目标沟通的神经递质分子,接着用基因操作删除实验小鼠身上的该分子。

美国国家卫生研究院(NIH)的桑托斯·米什拉(Santosh Mishra)和马克·胡恩(Mark Hoon)就这样做了,他们根据现有知识,做了一个猜测:痒神经元的神经递质或许是一种名叫NPPB 的分子。当对缺失NPPB 的突变小鼠做检测时,他们发现小鼠在由一系列刺激(包括组胺和氯喹)唤起的痒感上存在严重缺陷。重要的是,缺失NPPB 的小鼠对疼痛、温度和轻微触摸的反应都正常。

NPPB 由感觉神经元末端释放到脊髓背角的目标神经元。这些神经元拥有能结合NPPB的受体,接着又把电信号进一步传向大脑。当把人工合成的NPPB 注入小鼠的脊髓时,小鼠会开始抓挠,看起来就像是在响应施加到皮肤上的痒刺激一样。在把一种特殊的毒素注射到小鼠的脊髓,选择性地破坏了含有NPPB受体的神经元后,小鼠就不会再响应皮肤的痒刺激,也不会再响应注射到脊髓的NPPB。

这些结果表明,使用NPPB的神经元是痒的专线神经元。如果真是如此,那么,选择性地激活这些神经元就能造成痒感,而非疼痛或轻微的触摸感。在撰写本书之时,这类实验还有待报告,但若干实验室对此似乎都正在尝试。

支配皮肤的、表达NPPB 的神经元至少分为两类。它们中的大部分,其表面都承载着受体MrgprA3,但有些也没有(图)。当跟踪包含MrgprA3 的神经元轴突时,我们可发现这些轴突终止于皮肤的表皮,并不深入内脏、肌肉或关节,一如我们对专用痒感受器的预期。

实验人员以小鼠为对象执行一套复杂的基因操作,当选择性地激活其皮肤里表达MrgprA3 的神经元时,小鼠便会做出痒反应而非痛反应。(小鼠对痒的反应是抓挠,对疼痛的反应是搓揉。)这个结果表明,表达MrgprA3的感觉神经元是传递痒信息,而非疼痛信息。即使选择性地破坏表达MrgprA3 的神经元,小鼠对疼痛、温度、或轻微触碰的感觉也不会缺损,但它们会在各种形式的痒感测试中表现出痒感的严重缺失。不过,重要的一点是,这种缺失并不全面:它们还会对组胺有明显的反应(大概是由一种不带 MrgprA3 的痒神经元携带的)。

综上所述,以上讨论的这些在小鼠身上进行的 NPPB 和 MrgprA3 基因操作,有力地表明了,痒至少有一组专属神经元,即表达NPPB 和表达MrgprA3 的细胞。另外,有可能还存在其他专门的痒神经元。也有可能,至少有部分神经元可以同时传递疼痛和痒信息,它们兴许是通过不同的启动放电模式来编码这些感觉的。总之,实验很明显地表明,痒至少存在一条专线通路,但我们还无法排除解码模式在痒感中发挥的作用。

这些结果,对基本的神经哲学问题意味着什么呢?痒的专线构造,显然跟痒的清晰性和独特性是一致的。话虽这么说,但我们仍不知道痒信息流在传入大脑的途中还发生了些什么。不过,几乎可以肯定的是,痒信息流跟其他触感存在着一定程度的混合,这也潜在地降低了它的特异性。归根结底,清楚的向导,或许还将来自我们人类的体验:迄今为止研究过的每一种语言当中,都有一个专门的字眼与痒对应。

从实践方面来说,识别出痒的专门感受器和神经递质,将为减少痒感的新疗法打开大门。将来,当用氯喹治疗疟疾时,或许还会同时给患者开另一种阻断 MrgprA3 的药物。因为许多类型的痒都不能有效地通过抗组胺药或其他抗炎药(如类固醇)缓解,选择性阻断MrgprCll 受体、NPPB 受体或GRP 受体的新药物,或许可以带来有效治疗。但和所有的药物开发过程一样,这其中也存在不少障碍。例如,NPPB 能在心脏里发挥重要的信号功能,所以,NPPB 受体拮抗剂或许还会带来心脏方面的副作用,因而不适合用来控制痒。

为什么“挠”能治痒痒?

挠痒是很舒服的。即使我们知道挠过之后会更痒,大多数人也还是会忍不住去反复挠。痒的强迫性实在是太强了,而缓解痒感又是如此地舒服,于是“痒”在日常口语中便有了“强烈冲动”的引申意义。

创作歌手伍迪· 盖瑟瑞(WoodyGuthrie)在《迟疑的美人》(Hesitating Beauty)里写道:“我知道你正痒痒难耐地想结婚,诺拉· 李;我知道我也正颤抖着想做同样的事,诺拉· 李。”我们完全明白他说的是什么意思,因为用痒来比喻未实现的渴望真的再恰当不过了。

在一个不那么舒服的实验里,研究人员利用豆科攀缘植物的花穗在志愿者身上诱发了强烈的痒感。一开始,花穗用在了志愿者的前臂、踝关节或背部,接着,实验人员又用小刷子挠擦这些部位。每隔30 秒,被试就要评价痒的强度和挠擦带来的快感程度。实验人员发现,挠擦背部能有效地止痒,但挠擦脚踝,则会产生令人愉快的感觉。

为什么挠擦能暂时缓解痒感呢?对此我们还不完全了解。一种理论认为,我们对痒的感知,取决于汇聚在脊髓某一部位的痒和疼痛信号之间的平衡;我们挠擦的时候,会带来轻微的疼痛,其会与痒感竞争,从而降低痒感。针刺、电刺激或伤害性的冷热感,也能起到缓解痒感的作用。然而,在某些情况下,哪怕是低于疼痛阈值的轻微挠擦,也能解痒。

有一种相关理论认为,当皮肤上出现非常局部的刺激(如小昆虫的腿造成的刺激)时,痒的感觉神经元就会被激活,这一局部感觉会通过脊髓不受干扰地传入大脑,唤起痒感。然而,只要随后抓挠该区域,便可激活皮肤上更大范围的触摸感受器,调动脊髓里的抑制回路,从而减少传入大脑的痒感。这可能是进化为我们内置的功能,令小块的局部皮肤都能感受到痒,以便唤起我的条件反射般的抓挠,减少我们受昆虫毒素侵害及受感染的可能性。

痒和哈欠一样,也能传染

在德国大学城吉森,那些来参加免费公益讲座的人们没有意识到,自己已成了一场不寻常实验的被试。讲座由一家公共电视台合作主办,其标题是:“痒——背后有什么?”大厅里的摄像机和扬声器都对准了观众。实验的目的是要确定是否可以通过展示蚤、螨、皮肤抓痕和皮疹的图片来诱导观众产生痒的感觉。而给对照组展示的则是淋浴的人、母亲和婴儿照片(柔软、水润的皮肤暗示没有瘙痒)。

自然地,在与痒相关的图片的诱导下,观众抓挠的频率大幅提升了。研究人员随后又在实验室环境下使用以痒为主题的视频做了实验,确认了这一基本发现,即被试经历这一社会传染性的痒感,无须皮肤事先存在任何状况。有人针对这一现象提出了一种有趣的解释,即共情能力强的人看到其他人抓痒痒,他们自己也更容易觉得痒。然而,实验也对被试做了个性调查,却并未发现共情能力和社会痒蔓延之间存在相关性。相反,容易体验到负面情绪的人(高度神经质),是容易体验到社会痒蔓延的。

为什么看别人的手指被铁锤砸了,我们通常不会缩回自己的手指,但看到有人抓痒痒,却会让我们也感到痒,并且自己也会开始抓挠起来呢?合理的猜测是:在人类的大部分历史上,我们都会经常接触带疾病和病毒的寄生虫。在这样的情况下,如果你注意到旁边的人在抓挠,那么,你也有充分的理由相信自己也面临着相同的昆虫、蠕虫等危险,因此感到痒并开始抓挠以便减少受害概率的做法,是适应环境产生的。与此相反,疼痛的社会传染性弱,因为大部分疼痛的成因一般不会在人与人之间传播。

想像你在地铁车厢里,坐在你旁边的人开始无法控制地抓挠自己。那个陌生人显然很痛苦,但实话实说,你的反应是同情还是反感?安德烈· 纪德 (André Gide)审视了这一问题:

我痒了好几个月了……近它变得越来越无法忍受,这几天晚上,我几乎完全无法入睡。我想起乔布找了一片玻璃来给自己抓痒,福楼拜在生命阶段的通信里也提到过类似的瘙痒。我告诉自己,人人都会碰到麻烦,渴望改变它们是不明智的;但我相信,真正的疼痛能让我少分些心,说到底我也容易忍受一些。而且,在疼痛的尺度上,真正的疼痛是高尚的东西,更令人敬畏;而痒却是一种卑贱的、难与人言说的可笑疾病。人们同情受苦的人,可克制不住想抓挠的人,却往往会使人发笑。

难耐的痒也许是糟糕的感官折磨。或许,但丁应该把它留给地狱层那些坏的罪人。抓挠的冲动排山倒海般地袭来,可要是我们真的这么做了,周围的人却会缩着身子躲开,还会把我们看成是身上有虫子,还意志薄弱的双重的倒霉蛋。

本文来自公众号:科学大院(ID:kexuedayuan),作者:大卫·林登。

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