Cell：揭示大脑中触发打喷嚏的神经元和分子

2021年6月29日讯/生物谷BIOON/---鼻子发痒可以有助于触发打喷嚏，排出刺激物和致病性的病原体。但是，控制喷嚏反射的细胞通路远不止鼻窦，而且人们对其了解甚少。如今，在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员在小鼠身上发现了控制喷嚏反射的特定细胞和蛋白质。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Sneezing reflex is mediated by a peptidergic pathway from nose to brainstem”。

论文通讯作者、华盛顿大学圣路易斯医学院麻醉学副教授Qin Liu博士说，“更好地了解是什么导致我们打喷嚏---特别是神经元如何对过敏原和病毒做出反应--可能导致人们开发出能够减缓通过打喷嚏传播传染性呼吸道疾病的治疗方法。”

Liu说，“我们研究打喷嚏背后的神经机制，因为很多人，包括我自己的家人，都是因为季节性过敏和病毒感染等问题而打喷嚏。我们的目标是了解神经元如何对过敏和病毒感染作出反应，包括它们如何促成眼睛发痒、打喷嚏和其他症状。我们最近的研究发现了神经细胞和其他系统之间的联系，这可能有助于开发治疗打喷嚏和防治传染性呼吸道疾病的方法。”

打喷嚏是传播引起呼吸道感染的传染性飞沫的最有力和最常见的方式。科学家们在20多年前首次在中枢神经系统中发现了一个触发打喷嚏的区域，但是关于喷嚏反射如何在细胞和分子水平上发挥作用，人们了解得很少。

在这项新的研究中，Liu和她的研究团队建立了一种小鼠模型，试图确定哪些神经细胞发出使小鼠打喷嚏的信号。这些作者将小鼠暴露在含有组胺或辣椒素（一种由辣椒制成的刺激性化合物）的气溶胶飞沫（aerosolized droplet）中。这两者都能引起小鼠打喷嚏，就像在人类身上一样。

通过研究已知对辣椒素有反应的神经细胞，Liu团队能够确定一类与该物质引起的打喷嚏有关的小神经元。这些作者随后寻找能够向这些神经细胞传递打喷嚏信号的分子---神经肽，并发现打喷嚏需要一种叫做神经素B（neuromedin B, NMB）的分子。相反，当他们清除了神经系统中诱发小鼠打喷嚏的区域中对NMB敏感的神经元（下称NMB敏感性神经元）时，他们阻止了喷嚏反射。这些神经元都制造一种叫做NMB受体的蛋白质。在没有这种受体的小鼠中，打喷嚏的情况也会极大减少。

Liu说，“有趣的是，这些引起打喷嚏的神经元没有一种存在于脑干的任何一个与呼吸有关的已知区域中。尽管我们发现这些触发打喷嚏的神经元存在于大脑的不同区域，而不是控制呼吸的区域，但我们也发现这两个区域的细胞通过它们的轴突直接相连。”

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.05.017。

这些作者还发现他们可以通过让小鼠大脑的一部分接触NMB来刺激喷嚏反射。此外，这些小鼠开始打喷嚏，尽管它们没有接触到任何辣椒素、组胺或其他过敏原。

鉴于许多病毒和其他病原体---包括大多数人类鼻病毒和冠状病毒，如中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）和导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2 ---部分通过气溶胶飞沫传播，Liu说可能通过靶向NMB或其受体来限制这些病原体的传播，从而限制已知被感染的人打喷嚏。

Liu解释说，“一个喷嚏可以产生20000个含病毒的飞沫，它们可以在空气中停留长达10分钟。相比之下，咳嗽产生近3000个飞沫，与说话几分钟产生的飞沫数量差不多。为了防止未来的病毒爆发并帮助治疗由过敏原引起的病理性打喷嚏，了解引起打喷嚏的途径以阻断它们将是非常重要的。通过识别介导喷嚏反射的神经元，以及激活这些神经元的神经肽，我们发现了可能导致治疗病理性打喷嚏或限制感染传播的策略的靶标。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Fengxian Li et al. Sneezing reflex is mediated by a peptidergic pathway from nose to brainstem. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.05.017.