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薄荷为何能产生清凉感?科学家利用50年前技术,破解了谜题

 姿势分子_ 2022-10-14 发布于辽宁

你吃过薄荷味的糖,喝过薄荷味的饮料,但你从来没想过,为啥薄荷能让人感觉到清凉。

科学家想过,但是没想通。多年以来,科学家们一直在思考薄荷为什么能给人提供清凉感,但始终没有找到答案。最近,来自杜克大学的Ying Yin率领其团队在《科学》杂志上发表论文,破解了这个困扰人类多年的谜题。他们利用的技术,是来自早在上个世纪70年代开发的低温电子显微镜。

虽然这个技术看起来有点古老,但是一直在不断更新改进,具备了强大的功能。通过对小鼠神经元内感受冷的离子通道(ion channel)的观察,发现了薄荷的秘密。

所谓的离子通道,就是生物体内的特定细胞相互连接,接通到大脑,就像是一条公路,离子在这些细胞之间迅速传递,触及大脑,传播各种感觉信号,这就是离子通道。在神经细胞外,有一个脂质双层,它们就是这个通道的大门。只有特定的物质或者感受传递过来时,它们才会打开门户,让离子传递,最终把感受传递给大脑。

研究人员指出:温度的下降或者某些特定化合物的接触,都能够让哺乳动物感觉到冰凉,其中就包括薄荷内所含有的薄荷醇(menthol),又叫薄荷脑。科学家早就知道了薄荷醇能够让人感受到清凉,但不知道人体的神经通道里哪部分负责感知它。也就是说,科学家们找到了打开通道的钥匙,但却没在通道的大门上找到钥匙孔。

我们体内感受冷的离子通道,叫做TRPM8。在神经元的细胞膜上的脂质中,有一种磷脂叫磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)。PIP2已经被证明具有很强大的功能,还有研究表明,它可以和薄荷醇完美结合,从而激活TRPM8离子通道。

在被激活的情况下,带正电的钠离子和钙离子就会涌入TRPM8的神经元,改变细胞内的电荷,触发神经元发出一种名叫动作电位的信号。就这样,信号迅速传递,就让我们感觉到清凉了。

在此之前,科学家们在对鸟类的研究中已经证明了这一点。不过,尽管鸟类也有这种TRPM8蛋白,但和哺乳动物相比,在对温度和化学感知的敏感性方面还是存在一定的差别的,这让科学家们始终不敢下定论。

这一次,研究人员利用冷冻电子显微镜技术,捕捉到了小鼠体内TRPM8结构的快照。小鼠和我们一样都是哺乳动物,如果能够在小鼠身上证明此前的猜想,那就说明PIP2确实是感受薄荷清凉感的关键。

通过冷冻电镜,研究人员观察到了小鼠体内TRPM8结构的开放与闭合,由此证明:确实是PIP2和薄荷醇之间的相互作用激活了离子通道TRPM8,从而让人体感受到清凉的。

下一次吃薄荷味的食品或者喝薄荷味的饮料时,记得是PIP2这种蛋白质打开了离子通道的大门,是它让你在炎炎夏日中感受到清爽的。

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