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用癢癢撓撓癢癢,會(huì)更癢癢嗎?

醫(yī)用生物力學(xué)
原創(chuàng)
宣傳醫(yī)用生物力學(xué)的科普知識(shí)、學(xué)科發(fā)展、研究開發(fā)和臨床問題。
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相聲泰斗馬三立先生有個(gè)著名的段子,名為《撓撓》。這段相聲的內(nèi)容梗概是:有一大胖子,有一毛病,喜歡泡澡,要不他身上刺癢,睡不著覺!有天在街上碰到一個(gè)賣祖?zhèn)髅胤降母呷?,聲稱家傳秘方兒,專治皮膚瘙癢,絕對(duì)有效。于是這位買了一包回去。一天晚上他沒泡澡,身上刺癢難受……想起了剛買的那個(gè)祖?zhèn)髅胤絻?,于是打開紙包,看見里面有一個(gè)錫紙包,掀開里面的錫紙包,看到一個(gè)紅紙包兒,把紅紙包兒打開一瞧是一白紙包兒,打開白紙包兒一瞧,又一黃紙包兒……越打越著急,越著急身上越刺癢——“這家傳秘方兒,嘛玩意兒這家傳秘方兒?!”打開了最后一個(gè)藍(lán)紙包兒啊,里面是一小紙條兒,打開紙條兒一瞧啊,上面寫倆字兒——“撓撓”!

關(guān)于“癢”和“撓”的相愛相殺,我們今天以兩個(gè)場景來分解:一是“撓癢癢”,一是“癢癢撓”。

“撓癢癢”是指“撓”到身上的“癢癢肉”就會(huì)引人發(fā)笑。

“癢癢撓”是指身上哪兒“癢癢”了可以“撓撓”來緩解。

1. “癢癢”從何而來?

有的人經(jīng)常性地出現(xiàn)皮膚瘙癢難忍的情況,這可能是患有瘙癢癥啦。瘙癢癥是指僅有皮膚瘙癢,而無原發(fā)性皮損的一種常見皮膚病?;颊呖沙霈F(xiàn)燒灼感或螞蟻在皮膚上爬行的感覺。根據(jù)皮膚瘙癢的范圍及部位,瘙癢癥一般分為全身性和局限性兩大類。

(1)全身性瘙癢癥常為許多全身性性疾病的伴發(fā)或首發(fā)癥狀,如尿毒癥、膽汁性肝硬化、甲狀腺功能亢進(jìn)或減退、糖尿病、惡性腫瘤及神經(jīng)精神性瘙癢等。全身性瘙癢癥的外因與環(huán)境因素(包括濕度、季節(jié)、工作環(huán)境中的生物或化學(xué)物質(zhì)刺激)、外用藥物、用堿性強(qiáng)的肥皂以及患者皮膚的皮脂腺與汗腺分泌功能減退而致皮膚干燥等有關(guān)。

(2)局限性瘙癢癥的病因有時(shí)與全身性瘙癢相同,如糖尿病。肛門瘙癢癥多與蟯蟲病、痔核、肛瘺等有關(guān)。女陰瘙癢癥多與白帶、滴蟲病、真菌病、淋病及宮頸癌有關(guān)。陰囊瘙癢癥常與局部皮溫高、多汗、摩擦、真菌感染有關(guān)。

以上只是介紹了瘙癢的感覺和表面現(xiàn)象。那么,從深層次來講,癢感從何而來?答案是兩條途徑:化學(xué)瘙癢和力學(xué)瘙癢。

化學(xué)瘙癢,由化學(xué)介質(zhì)如組胺、P物質(zhì)、激肽和蛋白酶等的釋放所引起。比如,組胺致癢的主要原因是:這種物質(zhì)在釋放的過程當(dāng)中會(huì)導(dǎo)致患者的局部組織受到一定的損傷,甚至還會(huì)伴隨著炎癥和過敏反應(yīng),這樣就導(dǎo)致局部的皮膚上出現(xiàn)瘙癢。蚊蟲叮咬導(dǎo)致瘙癢主要跟蚊蟲體液導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生抗體并釋放組胺有關(guān)。用抗組胺藥物可抑制此類瘙癢。而力學(xué)瘙癢,往往是由觸覺引起的應(yīng)激反應(yīng),比如細(xì)毛纖維或爬行昆蟲等輕微觸碰皮膚導(dǎo)致瘙癢。實(shí)際上,瘙癢的原因更多地是化學(xué)和力學(xué)的耦合作用。前者已被廣泛研究,而后者的傳導(dǎo)機(jī)制在很大程度上尚不清楚。

下面我們就重點(diǎn)介紹力學(xué)瘙癢的生物力學(xué)問題。

2. “撓”為什么會(huì)“癢癢”?

我們的身上有些部位對(duì)撓癢癢特別敏感,輕輕觸碰就會(huì)感覺瘙癢、引發(fā)笑聲。為什么會(huì)這樣?

英國生物學(xué)家、進(jìn)化論的奠基人達(dá)爾文研究過有關(guān)于撓癢癢的問題。

撓癢癢這樣怪異的行為,為什么會(huì)進(jìn)化出來?按照進(jìn)化論的觀點(diǎn),如果它不具備有利于生存的意義,那么它就不會(huì)存在于我們的祖先中并遺傳下來。

由此推斷,撓癢癢可能是人類進(jìn)化過程中演化成為教導(dǎo)我們保護(hù)自己的一種方式。你會(huì)發(fā)現(xiàn),身上有癢癢肉的地方,實(shí)際上是很脆弱的區(qū)域。當(dāng)被撓癢癢后,人就縮成個(gè)球躺在地上保護(hù)自己,這是一種條件反射。對(duì)撓癢癢的反射就像是皮膚的警報(bào),感覺如同一百只蜘蛛在脖子上爬行一樣,本能反應(yīng)就是趕緊躲避。這就是為什么撓癢癢導(dǎo)致非自愿抽搐和顫抖,因?yàn)檫@可能是大腦以為有什么爬上了我們的皮膚。

繼續(xù)刨根問底,撓癢癢為啥會(huì)癢?大腦是通過怎樣的神經(jīng)環(huán)路感知到觸碰引起的癢?

瘙癢是少數(shù)神經(jīng)科學(xué)家和皮膚科醫(yī)生感興趣的一個(gè)黑匣子。瘙癢的科學(xué)機(jī)理被認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜多彩的魔方。

位于美國加利福尼亞州的非營利性私立學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)斯克里普斯研究所的神經(jīng)科學(xué)家Rose Hill博士說,觸碰引發(fā)癢覺的機(jī)制是“感覺生物學(xué)最后的未知領(lǐng)域之一,而美國巴爾的摩馬里蘭大學(xué)的一位神經(jīng)科學(xué)家Robert Provine說,“撓癢癢是科學(xué)中最寬廣和最深刻的研究主題之一??梢?,即使是日常生活中已經(jīng)司空見慣的撓癢癢現(xiàn)象,也不是一個(gè)簡單的問題。

斯克里普斯研究所的科學(xué)家們通過給小鼠“撓癢癢”的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),感覺神經(jīng)元用來檢測力學(xué)刺激引起瘙癢的關(guān)鍵傳感器是細(xì)胞膜上的力感受器——壓電蛋白Piezo1。Piezo1是種呈螺旋槳型的離子通道,在多種細(xì)胞類型中嵌入細(xì)胞膜。Piezo1可以被剪切應(yīng)力、拉伸、戳擊和基質(zhì)偏移等生物力學(xué)行為所激活,從而實(shí)現(xiàn)力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞表面存在力的“拉拽”時(shí),離子通道被激活,讓一系列離子進(jìn)入細(xì)胞,產(chǎn)生后續(xù)的瘙癢反應(yīng)(圖1)。

圖1 細(xì)胞感知“撓”和傳遞“癢癢”的機(jī)制示意圖。(A) Piezo1通道的激活機(jī)制。Piezo1通道的葉片在施加力學(xué)應(yīng)力時(shí)發(fā)生杠桿式的扁平運(yùn)動(dòng),從而打開了其中心孔,允許正電荷的流入。(B) Piezo1的杠桿式力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)模型。高度彎曲的Piezo1葉片作為力學(xué)感受器,直接感知細(xì)胞膜的彎曲度和張力。長的杠桿的功能是將力學(xué)刺激從葉片傳遞到離子傳導(dǎo)模塊。

稍微多說一句話。力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)是指,細(xì)胞通過力學(xué)感受器接受外界物理力學(xué)信號(hào),并由細(xì)胞骨架系統(tǒng)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)部物理力學(xué)系統(tǒng)和信號(hào)傳遞系統(tǒng)。它在細(xì)胞層面對(duì)調(diào)節(jié)眾多基本生理過程發(fā)揮著重要作用,包括觸覺、疼痛、本體感覺、骨骼平衡和血壓。一般來說,力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程依賴于對(duì)力學(xué)敏感的離子通道(力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)器)來啟動(dòng)可興奮細(xì)胞膜的去極化或觸發(fā)非可興奮細(xì)胞的鈣信號(hào)。從而使一系列的下游信號(hào)通路被激活,導(dǎo)致特定的細(xì)胞和生理反應(yīng)的調(diào)節(jié)。

可以這么說,當(dāng)科學(xué)家給小鼠的細(xì)胞撓癢癢的時(shí)候,是細(xì)胞膜上的Piezo1感知到了撓的力,從而報(bào)告給神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生癢感,所以壓電蛋白Piezo1是細(xì)胞上感知瘙癢的開關(guān)”。癢感會(huì)隨著Piezo1的活性強(qiáng)弱而變化。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)不僅為復(fù)雜的癢覺機(jī)制解開了一個(gè)長久以來的謎團(tuán),而且將有助于為某些疾病帶來的慢性瘙癢帶來治療方法,為更好地治療濕疹、牛皮癬等使人長期瘙癢難忍的疾病打開新藥開發(fā)的大門。

關(guān)于壓電蛋白Piezo1的這一突破性發(fā)現(xiàn),極大地推進(jìn)了人們對(duì)力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生理意義和感應(yīng)離子跨膜運(yùn)動(dòng)的力的分子機(jī)制的理解。通過給細(xì)胞撓癢癢,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了撓癢癢的生物力學(xué)機(jī)理。由于這一重大貢獻(xiàn),美國斯克里普斯研究所Ardem Patapoutian教授與美國舊金山加州大學(xué)教授David Julius教授共同獲得了2021年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

提幾個(gè)有趣的問題。

(1)為什么撓癢癢使我們發(fā)笑?

撓癢癢具有的廣泛意義遠(yuǎn)超你的想象。美國巴爾的摩馬里蘭大學(xué)的一位神經(jīng)科學(xué)家Robert Provine說“從身體防御到有關(guān)嬉戲的神經(jīng)運(yùn)行程序,再到區(qū)分自我和他者感覺的形成,撓癢癢統(tǒng)統(tǒng)與之相關(guān)?!?/p>

對(duì)我們的祖先來說,嬉戲是學(xué)習(xí)和進(jìn)步的重要組成部分,這對(duì)生存至關(guān)重要?!皳习W癢是最原始的逗笑刺激方式”,小伙伴們之間往往會(huì)有撓癢癢、挑逗對(duì)方的經(jīng)歷。撓癢癢說明伙伴之間親密的關(guān)系。這告訴我們撓癢癢是一種社交行為。

(2)為什么我們不能撓自己的癢癢?

這就像是我們不能自己嚇自己一樣的道理。當(dāng)我們想要撓自己的癢癢時(shí),我們的大腦已經(jīng)做好了預(yù)先計(jì)劃,預(yù)見到了動(dòng)作的結(jié)果,因此對(duì)自己的刺激就大大減弱。大腦知道我們下一步想要對(duì)自己做什么,我們的大腦會(huì)停止整個(gè)撓癢癢的反射。因此對(duì)于撓癢癢,只有其他人可以。

然而,有一類特殊人群不需要他人也可以撓自己癢癢,那就是精神分裂癥患者。精神分裂癥患者的大腦無法產(chǎn)生預(yù)見行為。研究“撓癢癢”,看起來顯得有點(diǎn)劍走偏鋒、不務(wù)正業(yè)、吃飽了撐得,但科研最終干得都是正經(jīng)事、也有實(shí)際用途??茖W(xué)家利用從撓癢癢的研究中學(xué)到的知識(shí),幫助開發(fā)治療精神疾病的新療法。

(3)撓癢癢僅僅是嬉鬧的事兒嗎?

人類的撓癢癢行為并不是一件簡單的事兒,情緒和心理因素也常常會(huì)在其中起作用。有人會(huì)覺得咯吱很愉快,也有人會(huì)覺得很痛苦;有時(shí)咯吱帶有色情意味,有時(shí)則作為一種酷刑。人類癡迷撓癢癢已經(jīng)數(shù)千年了,在古代甚至有一種刑罰叫做“笑刑”,讓人癢到笑死。

3. “癢癢”為什么會(huì)“撓”?

每個(gè)人都有這樣的日常經(jīng)歷:身上突然莫名其妙地“癢癢”,痛快地“撓”幾下,一般就舒服多了。癢癢的痛苦,轉(zhuǎn)眼就被撓的樂趣所取代,倍感幸福。因此,美國詩人Ogden Nash(1902-1971)寫道:幸福就是每一處癢癢都有人幫你抓撓(happiness is to have a scratch for every itch)。

為什么“撓”能解決“癢癢”的困擾呢?科學(xué)家們又不安分啦。

美國圣路易斯的華盛頓大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),抓撓會(huì)阻止神經(jīng)末梢發(fā)送瘙癢的信號(hào)給脊髓,同時(shí)引起局部腫脹和疼痛。抓撓皮膚產(chǎn)生的疼痛會(huì)通過脊髓中的神經(jīng)細(xì)胞傳遞到大腦,對(duì)瘙癢信號(hào)形成干擾,暫時(shí)抑制住瘙癢的感覺,即“痛感”掩蓋了“癢感”(圖2)。

圖2 痛和癢的感覺神經(jīng)回路示意圖。紅色的線代表痛覺相關(guān)神經(jīng)元,藍(lán)色的線代表癢覺相關(guān)的神經(jīng)元。

基本上,癢和痛一樣,是身體覺得不對(duì)勁了、向大腦反饋的信號(hào)。癢和痛是由相同的神經(jīng)傳遞的(圖2)。致癢素等激活了皮膚下方的癢覺感受器,通過藍(lán)色的神經(jīng)通路將癢覺信號(hào)傳給大腦。抓撓、加熱等刺激,激活了皮膚下方的痛覺感受器,通過紅色的中間神經(jīng)元將痛覺信號(hào)傳給大腦。而“癢癢撓”能起到“抓撓止癢”的關(guān)鍵之處就出現(xiàn)在圖2中紅藍(lán)兩條通路的交匯處。瘙癢感受器強(qiáng)化癢感,而疼痛感受器抑制癢感。這里,二者“狹路相逢勇者勝”,痛感就像是“半路殺出個(gè)程咬金”,阻礙了癢感向大腦的傳遞,所以達(dá)到了“止癢”效果

不過呢,也別高興太早!癢癢撓,心里爽;一時(shí)撓,一時(shí)爽;一直撓,一直爽;不那么簡單?!半y言之癢”,一撓了之,也只是癡心妄想!

小癢癢,撓幾下就可緩解,也不會(huì)對(duì)身體造成影響。而由疾病引發(fā)的瘙癢,則不容易對(duì)付,連吃藥也不能奏效。如果不管三七二十一,一癢就亂抓一通,雖然這樣有助于緩解瘙癢感,但抓撓只能解決“燃眉”之急。如果用力過猛、次數(shù)過多,皮膚可能受到進(jìn)一步的刺激,反而加重瘙癢感,或許還會(huì)造成皮膚破損,甚至引發(fā)感染。

為什么有時(shí)候“癢癢撓”的疼痛感沒有減輕瘙癢感,反而越撓越癢了呢?上面所說的“痛”與“癢”怎么演變成了惡性循環(huán)了呢?科學(xué)家們又坐不住啦!

科學(xué)家們的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),痛與癢之間惡性循環(huán)的原理是:當(dāng)大腦因瘙癢引發(fā)的抓撓產(chǎn)生痛感后,大腦會(huì)立即做出反應(yīng),讓機(jī)體產(chǎn)生出一種名為血清素的神經(jīng)遞質(zhì)來控制疼痛。但這些血清素在抑制疼痛的同時(shí),還激活了“胃泌素釋放蛋白受體”(GRPR)神經(jīng)元,讓瘙癢感更加強(qiáng)烈。強(qiáng)烈的瘙癢感又會(huì)引發(fā)新一輪的抓撓和疼痛,然后周而復(fù)始進(jìn)入惡性循環(huán)狀態(tài)。

科學(xué)家希望能在現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)下,利用藥物或者某種刺激物,模仿出脊髓丘腦束神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng),解決人們的“難言之癢”。

從上面的解讀可以看出,事實(shí)上“撓”可分為兩種:輕觸碰和使勁撓。力度小、動(dòng)作輕柔,就產(chǎn)生“癢”;力度大、動(dòng)作勁爆,就減輕“癢”。這個(gè)吧,也對(duì)也不對(duì),看撓的是誰,不信你試試!不管怎樣,力在“撓癢癢”和“癢癢撓”中發(fā)揮了至關(guān)重要的外部刺激作用。

有感于給細(xì)胞“撓癢癢”獲得了諾貝爾獎(jiǎng),我也使勁給自己撓頭、撓癢癢,結(jié)果是把自己的頭發(fā)都撓禿嚕了也沒撓出點(diǎn)啥獎(jiǎng)的影子來!

評(píng)論
金錢草.
庶吉士級(jí)
小癢癢,撓幾下就可緩解,也不會(huì)對(duì)身體造成影響。而由疾病引發(fā)的瘙癢,就要去看專業(yè)醫(yī)生了。
2024-02-12
傳承解惑
大學(xué)士級(jí)
小癢癢撓幾下就可緩解,也不會(huì)對(duì)身體造成影響,而由疾病引發(fā)的瘙癢,則不容易對(duì)付,連吃藥也不能奏效,狠撓反而得不償失。
2024-02-12
賀蘭衛(wèi)士
學(xué)士級(jí)
事實(shí)上“撓”可分為兩種:輕觸碰和使勁撓。力度小、動(dòng)作輕柔,就產(chǎn)生“癢”;力度大、動(dòng)作勁爆,就減輕“癢”。這個(gè)吧,也對(duì)也不對(duì),看撓的是誰,不管怎樣,力在“撓癢癢”和“癢癢撓”中發(fā)揮了至關(guān)重要的外部刺激作用。
2024-02-12