说到怕不怕疼，非洲鼹鼠可能非常有发言权。这些生活在非洲的穴居啮齿动物对疼痛有着很强的抵抗力。德国马克斯·德尔布鲁克分子医学中心(MDC)的Gary Lewin领导的一个国际研究小组近日在《科学》杂志上报道说，这一特性甚至可以帮助它们中的一些把家安在其它动物无法生活的地方。得益于基因的改变，highveld mole-rat 能够与有毒的蚂蚁生活在一起，忍受着其他鼹鼠所不能忍受的刺痛。
大约十年前，MDC的裸鼹鼠几乎一夜成名。这要感谢来自柏林的Gary Lewin和来自芝加哥的Thomas Park，他们共同研究了裸鼹鼠奇特的感官世界。研究表明，这些非洲穴居啮齿动物对疼痛有着很强的抵抗力。在2008年发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上的一篇文章中，他们报告说，当暴露在酸或辣椒素中时，这些鼹鼠没有感到疼痛。而在刚刚发表于《科学》杂志上的这项最新研究中，Lewin与来自南非和坦桑尼亚的同事合作，进一步测试了几种非洲鼹鼠对多种疼痛的敏感性。
实验中，他们研究了裸鼹鼠和8个相近物种对3种通常会引起人类及其它哺乳动物皮肤灼烧感的物质——稀释盐酸、辣椒素和烯丙基异硫氰酸酯（AITC）——的反应。其中的AITC正是我们在日常生活中常见的调味剂——芥末的“灵魂”。对于刺激物的选择，研究人员的想法是，这些啮齿动物在野外会自然地接触到这些物质和类似的物质。
科学家们在论文中报告说，实验证明有三种鼹鼠对稀盐酸不敏感。有趣的是，这三个物种在进化过程中并没有特别紧密的联系。另有两种动物在爪子被注入辣椒素溶液后没有表现出疼痛的迹象。Lewin解释说:“与这两种动物不同，其它实验动物会短暂地抬起爪子，或者舔舔它，这表明它们确实有短暂的疼痛感。”
只有一种鼹鼠被证明对AITC免疫，不过不是裸鼹鼠，而是另一种穴居啮齿类动物，名为highveld mole-rat，它是以南非东部地区的名字命名的，那里是唯一发现它们的地方。“这对我们来说是一个激动人心的发现。”Lewin说，“AITC会攻击体内的氨基酸，从而破坏蛋白质。这就是为什么很多物种都避免与这种物质接触。”
为了揭示鼹鼠对疼痛具有非凡抵抗力的分子原因，研究人员从所有九种动物的脊髓和背根神经节中提取了感觉组织。因为在背根神经节中，有一群神经元向脊髓传递疼痛信号。“在最先进的测序技术的帮助下，我们能够比较组织内大约7000个基因的活性。”Lewin说。
研究小组观察到，在没有疼痛感的动物体内，两种基因的活动发生了变化。这些基因包含了离子通道TRPA1和NaV1.7的蓝图。我们已经知道这两个通道与痛觉有关。
Lewin解释说:“AITC和许多其他存在于植物根部（鼹鼠的主要食物来源之一）的刺激物会激活TRPA1。”这就是为什么在进化过程中，许多物种都下调了产生这种通道的基因的表达。Lewin说:“但是‘芥末通道’是唯一一个在highveld mole-rat体内被完全关闭的通道。”深入研究后他们发现，这是由于表达另一个通道的，一个特别活跃的基因——NALCN。研究小组发现，highveld mole-rat体内只有这一通道的表达发生了显著的变化。。
Lewin对进一步实验的结果尤其感到惊讶。“当我们用一种药物阻断NALCN通道时，highveld mole-rat突然变得对AITC敏感。”他说。但仅仅在给药一天后，动物们又恢复了对这种物质的耐受性。“我们从正在研究的成千上万个基因中，显然已经发现了使highveld mole-rat具有非凡耐受性的基因。”Lewin笑着说。
与Nigel Bennett一起工作的博士生Daniel Hart发现，highveld mole-rats经常与Myrmicaria natalensis（Natal droptail ant）共享洞穴。Lewin说:“这些蚂蚁以其攻击性和高度刺激性的毒液而闻名。当将它们的毒液注入实验鼹鼠的的爪子后，几乎所有鼹鼠都经历了短暂的疼痛——除了highveld mole-rats。但当研究人员阻断了highveld mole-rats的NALCN通道时，这些动物就会变得对毒液敏感。
Lewin推测，“在整个进化过程中，highveld mole-rat很明显已经获得了一种非常活跃的表达单离子通道的基因，这使得它们能够在其他种类鼹鼠无法生活的地方安家。”MDC的科学家认为这是环境如何长期塑造进化的另一个很好的例子。他补充说:“从更实际的角度来看，这一发现很可能会有助于高效止痛药的开发。”
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编译：Max 审稿：三水 责编：张梦
期刊来源：《科学》 期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190530141533.htm
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