牙齿感冒的发现揭示了针对牙痛的古老家庭疗法

包含离子通道TRPC5(绿色)的成牙本质细胞紧密填充了小鼠磨牙中的牙髓和牙本质之间的区域。这些细胞的长发延伸部分充满了沿牙釉质延伸的牙本质细管。

对于蛀牙的人来说,喝冷饮可能会很痛苦。

霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的副总裁兼首席科学官戴维·克拉珀姆(David Clapham)说:“这是一种独特的痛苦。”“这太令人毛骨悚然了。”

现在,他和一个国际科学家团队研究出牙齿如何感冒,并指出了涉及的分子和细胞参与者。研究小组在2021年3月26日的科学进展杂志上报告说,在小鼠和人类中,称为成牙本质细胞的牙齿细胞都含有能检测温度下降的冷敏感蛋白。这些细胞发出的信号最终会引发大脑疼痛。

这项工作解释了一种古老的家庭疗法如何缓解牙痛。负责德国弗里德里希-亚历山大大学埃尔兰根-纽伦堡分校工作的电生理学家凯瑟琳娜·齐默尔曼(Katharina Zimmermann)说,丁香油中的主要成分已被用于牙科领域多个世纪,该化学成分阻断了“冷传感器”蛋白。

Zimmermann说,开发出更具体针对该传感器的药物可能会消除牙齿对感冒的敏感性。“一旦您有分子靶向,就有可能得到治疗。”

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当细菌膜和酸膜吞噬牙釉质(坚硬,发白的牙齿)时,牙齿会腐烂。当搪瓷腐蚀时,会形成称为空洞的凹坑。大约有24亿人(约占世界人口的三分之一)的恒牙未得到治疗,会引起剧烈的疼痛,包括极度的感冒。

尽管科学家提出了一种主要的理论,但没人真正知道牙齿是如何感冒的。牙齿内部的细小运河中包含的流体会随着温度的变化而移动。一些研究人员建议,神经可以某种方式感知运动的方向,这表明牙齿是冷还是热。

HHMI珍妮莉亚研究园区的神经生物学家克拉珀姆说:“我们不能排除这种理论,”但是没有任何直接的证据。牙齿中的流体运动以及整个牙齿生物学很难研究。科学家必须切掉牙釉质(人体内最坚硬的物质)和另一层坚硬的牙本质层,而这些都不能粉碎牙齿的软牙髓以及其中的血管和神经。齐默尔曼说,有时候,整个牙齿“会碎成碎片”。

Zimmerman,Clapham和他们的同事并未着手研究牙齿。他们的工作主要集中在离子通道,细胞膜上的孔(就像分子门一样)上。在检测到信号(例如,化学信息或温度变化)后,通道会夹紧或张开,让离子泛滥到池中。这将产生一个电脉冲,从一个电池到另一个电池。这是一种快速的信息发送方式,对大脑,心脏和其他组织至关重要。

大约15年前,齐默尔曼(Zimmermann)是克拉珀姆实验室的博士后,研究小组发现名为TRPC5的离子通道对寒冷高度敏感。但是团队并不知道TRPC5的冷感能力在身体中发挥了什么作用。他们发现,它不是皮肤。缺少离子通道的小鼠仍然可以感觉到寒冷,该团队在2011年的美国国家科学院院刊上发表了论文。

此后,“我们陷入了僵局,”齐默尔曼说。最终有想法时,团队有一天坐在午餐中讨论问题。“大卫说,‘好吧,身体上还有哪些其他组织能感冒呢?’齐默尔曼回忆。答案是牙齿。

整个牙齿

研究合著者,马萨诸塞州总医院病理学家约亨·伦纳兹(Jochen Lennerz)是在检查了成年人的标本后发现的,它确实存在于牙齿中-而且更存在于具有蛀牙的牙齿中。

在小鼠中进行的一项新实验设置使研究人员确信TRPC5确实起着冷传感器的作用。齐默尔曼的团队没有开裂牙齿而只检查盘中的细胞,而是研究了整个系统:颚骨,牙齿和牙齿神经。该团队记录了冰镇溶液接触牙齿后的神经活动。在正常小鼠中,这种寒冷的浸水会激发神经活动,表明牙齿正在感冒。在缺少TRPC5的小鼠中或在用阻断离子通道的化学物质处理过的牙齿中,情况并非如此。齐默尔曼说,这是离子通道可以检测到寒冷的关键线索。团队研究的另一个离子通道TRPA1似乎也发挥了作用。

研究小组追踪到了TRPC5的位置是一种特定的细胞类型,即成牙本质细胞,它位于牙髓和牙本质之间。例如,当牙齿暴露在牙齿上的人在冰棍上咬下去时,那些包裹着TRPC5的细胞会因冷的感觉和“哇!”的感觉而拾起。信号到达大脑的速度。

克拉珀姆说,这种敏锐的感觉还没有像其他科学领域那样得到广泛的研究。他说,牙痛可能不被认为是一种流行的病,“但这很重要,而且会影响很多人。”

齐默尔曼(Zimmermann)指出,该小组为实现这一发现而进行的旅程长达十多年。她说,弄清特定分子和细胞的功能是困难的。“好的研究可能需要很长时间。”

参考文献:“成牙本质TRPC5通道发出信号表明牙齿冷痛”,作者Laura Bernal,Pamela Sotelo-Hitschfeld,ChristineKönig,Viktor Sinica,Amanda Wyatt,Zoltan Winter,Alexander Hein,Filip Touska,Susanne Reinhardt,Aaron Tragl,Ricardo Kusuda,Philipp Wart ,Allen Sclaroff,John D.Pfeifer,Fabien Ectors,Andreas Dahl,Marc Freichel,Viktorie Vlachova,Sebastian Brauchi,Carolina Roza,Ulrich Boehm,David E.Clapham,Jochen K.Lennerz和Katharina Zimmermann,2021年3月26日,《科学进展》。 DOI:
10.1126 / sciadv.abf5567

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