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用痒痒挠挠痒痒,会更痒痒吗?

医用生物力学
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相声泰斗马三立先生有个著名的段子,名为《挠挠》。这段相声的内容梗概是:有一大胖子,有一毛病,喜欢泡澡,要不他身上刺痒,睡不着觉!有天在街上碰到一个卖祖传秘方的高人,声称家传秘方儿,专治皮肤瘙痒,绝对有效。于是这位买了一包回去。一天晚上他没泡澡,身上刺痒难受……想起了刚买的那个祖传秘方儿,于是打开纸包,看见里面有一个锡纸包,掀开里面的锡纸包,看到一个红纸包儿,把红纸包儿打开一瞧是一白纸包儿,打开白纸包儿一瞧,又一黄纸包儿……越打越着急,越着急身上越刺痒——“这家传秘方儿,嘛玩意儿这家传秘方儿?!”打开了最后一个蓝纸包儿啊,里面是一小纸条儿,打开纸条儿一瞧啊,上面写俩字儿——“挠挠”!

关于“痒”和“挠”的相爱相杀,我们今天以两个场景来分解:一是“挠痒痒”,一是“痒痒挠”。

“挠痒痒”是指“挠”到身上的“痒痒肉”就会引人发笑。

“痒痒挠”是指身上哪儿“痒痒”了可以“挠挠”来缓解。

1. “痒痒”从何而来?

有的人经常性地出现皮肤瘙痒难忍的情况,这可能是患有瘙痒症啦。瘙痒症是指仅有皮肤瘙痒,而无原发性皮损的一种常见皮肤病。患者可出现烧灼感或蚂蚁在皮肤上爬行的感觉。根据皮肤瘙痒的范围及部位,瘙痒症一般分为全身性和局限性两大类。

(1)全身性瘙痒症常为许多全身性性疾病的伴发或首发症状,如尿毒症、胆汁性肝硬化、甲状腺功能亢进或减退、糖尿病、恶性肿瘤及神经精神性瘙痒等。全身性瘙痒症的外因与环境因素(包括湿度、季节、工作环境中的生物或化学物质刺激)、外用药物、用碱性强的肥皂以及患者皮肤的皮脂腺与汗腺分泌功能减退而致皮肤干燥等有关。

(2)局限性瘙痒症的病因有时与全身性瘙痒相同,如糖尿病。肛门瘙痒症多与蛲虫病、痔核、肛瘘等有关。女阴瘙痒症多与白带、滴虫病、真菌病、淋病及宫颈癌有关。阴囊瘙痒症常与局部皮温高、多汗、摩擦、真菌感染有关。

以上只是介绍了瘙痒的感觉和表面现象。那么,从深层次来讲,痒感从何而来?答案是两条途径:化学瘙痒和力学瘙痒。

化学瘙痒,由化学介质如组胺、P物质、激肽和蛋白酶等的释放所引起。比如,组胺致痒的主要原因是:这种物质在释放的过程当中会导致患者的局部组织受到一定的损伤,甚至还会伴随着炎症和过敏反应,这样就导致局部的皮肤上出现瘙痒。蚊虫叮咬导致瘙痒主要跟蚊虫体液导致体内产生抗体并释放组胺有关。用抗组胺药物可抑制此类瘙痒。而力学瘙痒,往往是由触觉引起的应激反应,比如细毛纤维或爬行昆虫等轻微触碰皮肤导致瘙痒。实际上,瘙痒的原因更多地是化学和力学的耦合作用。前者已被广泛研究,而后者的传导机制在很大程度上尚不清楚。

下面我们就重点介绍力学瘙痒的生物力学问题。

2. “挠”为什么会“痒痒”?

我们的身上有些部位对挠痒痒特别敏感,轻轻触碰就会感觉瘙痒、引发笑声。为什么会这样?

英国生物学家、进化论的奠基人达尔文研究过有关于挠痒痒的问题。

挠痒痒这样怪异的行为,为什么会进化出来?按照进化论的观点,如果它不具备有利于生存的意义,那么它就不会存在于我们的祖先中并遗传下来。

由此推断,挠痒痒可能是人类进化过程中演化成为教导我们保护自己的一种方式。你会发现,身上有痒痒肉的地方,实际上是很脆弱的区域。当被挠痒痒后,人就缩成个球躺在地上保护自己,这是一种条件反射。对挠痒痒的反射就像是皮肤的警报,感觉如同一百只蜘蛛在脖子上爬行一样,本能反应就是赶紧躲避。这就是为什么挠痒痒导致非自愿抽搐和颤抖,因为这可能是大脑以为有什么爬上了我们的皮肤。

继续刨根问底,挠痒痒为啥会痒?大脑是通过怎样的神经环路感知到触碰引起的痒?

瘙痒是少数神经科学家和皮肤科医生感兴趣的一个黑匣子。瘙痒的科学机理被认为是一个复杂多彩的魔方。

位于美国加利福尼亚州的非营利性私立学术研究机构斯克里普斯研究所的神经科学家Rose Hill博士说,触碰引发痒觉的机制是“感觉生物学最后的未知领域之一,而美国巴尔的摩马里兰大学的一位神经科学家Robert Provine说,“挠痒痒是科学中最宽广和最深刻的研究主题之一。可见,即使是日常生活中已经司空见惯的挠痒痒现象,也不是一个简单的问题。

斯克里普斯研究所的科学家们通过给小鼠“挠痒痒”的实验发现,感觉神经元用来检测力学刺激引起瘙痒的关键传感器是细胞膜上的力感受器——压电蛋白Piezo1。Piezo1是种呈螺旋桨型的离子通道,在多种细胞类型中嵌入细胞膜。Piezo1可以被剪切应力、拉伸、戳击和基质偏移等生物力学行为所激活,从而实现力学转导。细胞表面存在力的“拉拽”时,离子通道被激活,让一系列离子进入细胞,产生后续的瘙痒反应(图1)。

图1 细胞感知“挠”和传递“痒痒”的机制示意图。(A) Piezo1通道的激活机制。Piezo1通道的叶片在施加力学应力时发生杠杆式的扁平运动,从而打开了其中心孔,允许正电荷的流入。(B) Piezo1的杠杆式力学转导模型。高度弯曲的Piezo1叶片作为力学感受器,直接感知细胞膜的弯曲度和张力。长的杠杆的功能是将力学刺激从叶片传递到离子传导模块。

稍微多说一句话。力学转导是指,细胞通过力学感受器接受外界物理力学信号,并由细胞骨架系统产生相对应的细胞内部物理力学系统和信号传递系统。它在细胞层面对调节众多基本生理过程发挥着重要作用,包括触觉、疼痛、本体感觉、骨骼平衡和血压。一般来说,力学转导过程依赖于对力学敏感的离子通道(力学转导器)来启动可兴奋细胞膜的去极化或触发非可兴奋细胞的钙信号。从而使一系列的下游信号通路被激活,导致特定的细胞和生理反应的调节。

可以这么说,当科学家给小鼠的细胞挠痒痒的时候,是细胞膜上的Piezo1感知到了挠的力,从而报告给神经细胞产生痒感,所以压电蛋白Piezo1是细胞上感知瘙痒的开关”。痒感会随着Piezo1的活性强弱而变化。这项新发现不仅为复杂的痒觉机制解开了一个长久以来的谜团,而且将有助于为某些疾病带来的慢性瘙痒带来治疗方法,为更好地治疗湿疹、牛皮癣等使人长期瘙痒难忍的疾病打开新药开发的大门。

关于压电蛋白Piezo1的这一突破性发现,极大地推进了人们对力学转导的生理意义和感应离子跨膜运动的力的分子机制的理解。通过给细胞挠痒痒,科学家们发现了挠痒痒的生物力学机理。由于这一重大贡献,美国斯克里普斯研究所Ardem Patapoutian教授与美国旧金山加州大学教授David Julius教授共同获得了2021年的诺贝尔生理学或医学奖

提几个有趣的问题。

(1)为什么挠痒痒使我们发笑?

挠痒痒具有的广泛意义远超你的想象。美国巴尔的摩马里兰大学的一位神经科学家Robert Provine说“从身体防御到有关嬉戏的神经运行程序,再到区分自我和他者感觉的形成,挠痒痒统统与之相关。”

对我们的祖先来说,嬉戏是学习和进步的重要组成部分,这对生存至关重要。“挠痒痒是最原始的逗笑刺激方式”,小伙伴们之间往往会有挠痒痒、挑逗对方的经历。挠痒痒说明伙伴之间亲密的关系。这告诉我们挠痒痒是一种社交行为。

(2)为什么我们不能挠自己的痒痒?

这就像是我们不能自己吓自己一样的道理。当我们想要挠自己的痒痒时,我们的大脑已经做好了预先计划,预见到了动作的结果,因此对自己的刺激就大大减弱。大脑知道我们下一步想要对自己做什么,我们的大脑会停止整个挠痒痒的反射。因此对于挠痒痒,只有其他人可以。

然而,有一类特殊人群不需要他人也可以挠自己痒痒,那就是精神分裂症患者。精神分裂症患者的大脑无法产生预见行为。研究“挠痒痒”,看起来显得有点剑走偏锋、不务正业、吃饱了撑得,但科研最终干得都是正经事、也有实际用途。科学家利用从挠痒痒的研究中学到的知识,帮助开发治疗精神疾病的新疗法。

(3)挠痒痒仅仅是嬉闹的事儿吗?

人类的挠痒痒行为并不是一件简单的事儿,情绪和心理因素也常常会在其中起作用。有人会觉得咯吱很愉快,也有人会觉得很痛苦;有时咯吱带有色情意味,有时则作为一种酷刑。人类痴迷挠痒痒已经数千年了,在古代甚至有一种刑罚叫做“笑刑”,让人痒到笑死。

3. “痒痒”为什么会“挠”?

每个人都有这样的日常经历:身上突然莫名其妙地“痒痒”,痛快地“挠”几下,一般就舒服多了。痒痒的痛苦,转眼就被挠的乐趣所取代,倍感幸福。因此,美国诗人Ogden Nash(1902-1971)写道:幸福就是每一处痒痒都有人帮你抓挠(happiness is to have a scratch for every itch)。

为什么“挠”能解决“痒痒”的困扰呢?科学家们又不安分啦。

美国圣路易斯的华盛顿大学的研究发现,抓挠会阻止神经末梢发送瘙痒的信号给脊髓,同时引起局部肿胀和疼痛。抓挠皮肤产生的疼痛会通过脊髓中的神经细胞传递到大脑,对瘙痒信号形成干扰,暂时抑制住瘙痒的感觉,即“痛感”掩盖了“痒感”(图2)。

图2 痛和痒的感觉神经回路示意图。红色的线代表痛觉相关神经元,蓝色的线代表痒觉相关的神经元。

基本上,痒和痛一样,是身体觉得不对劲了、向大脑反馈的信号。痒和痛是由相同的神经传递的(图2)。致痒素等激活了皮肤下方的痒觉感受器,通过蓝色的神经通路将痒觉信号传给大脑。抓挠、加热等刺激,激活了皮肤下方的痛觉感受器,通过红色的中间神经元将痛觉信号传给大脑。而“痒痒挠”能起到“抓挠止痒”的关键之处就出现在图2中红蓝两条通路的交汇处。瘙痒感受器强化痒感,而疼痛感受器抑制痒感。这里,二者“狭路相逢勇者胜”,痛感就像是“半路杀出个程咬金”,阻碍了痒感向大脑的传递,所以达到了“止痒”效果

不过呢,也别高兴太早!痒痒挠,心里爽;一时挠,一时爽;一直挠,一直爽;不那么简单。“难言之痒”,一挠了之,也只是痴心妄想!

小痒痒,挠几下就可缓解,也不会对身体造成影响。而由疾病引发的瘙痒,则不容易对付,连吃药也不能奏效。如果不管三七二十一,一痒就乱抓一通,虽然这样有助于缓解瘙痒感,但抓挠只能解决“燃眉”之急。如果用力过猛、次数过多,皮肤可能受到进一步的刺激,反而加重瘙痒感,或许还会造成皮肤破损,甚至引发感染。

为什么有时候“痒痒挠”的疼痛感没有减轻瘙痒感,反而越挠越痒了呢?上面所说的“痛”与“痒”怎么演变成了恶性循环了呢?科学家们又坐不住啦!

科学家们的进一步研究发现,痛与痒之间恶性循环的原理是:当大脑因瘙痒引发的抓挠产生痛感后,大脑会立即做出反应,让机体产生出一种名为血清素的神经递质来控制疼痛。但这些血清素在抑制疼痛的同时,还激活了“胃泌素释放蛋白受体”(GRPR)神经元,让瘙痒感更加强烈。强烈的瘙痒感又会引发新一轮的抓挠和疼痛,然后周而复始进入恶性循环状态。

科学家希望能在现有发现下,利用药物或者某种刺激物,模仿出脊髓丘脑束神经细胞的活动,解决人们的“难言之痒”。

从上面的解读可以看出,事实上“挠”可分为两种:轻触碰和使劲挠。力度小、动作轻柔,就产生“痒”;力度大、动作劲爆,就减轻“痒”。这个吧,也对也不对,看挠的是谁,不信你试试!不管怎样,力在“挠痒痒”和“痒痒挠”中发挥了至关重要的外部刺激作用

有感于给细胞“挠痒痒”获得了诺贝尔奖,我也使劲给自己挠头、挠痒痒,结果是把自己的头发都挠秃噜了也没挠出点啥奖的影子来!

评论
顾颜冰
进士级
小痒痒,挠几下就可缓解,也不会对身体造成影响。而由疾病引发的瘙痒,就要去看专业医生了。
2024-02-12
传承解惑
太师级
小痒痒挠几下就可缓解,也不会对身体造成影响,而由疾病引发的瘙痒,则不容易对付,连吃药也不能奏效,狠挠反而得不偿失。
2024-02-12
贺兰卫士
庶吉士级
事实上“挠”可分为两种:轻触碰和使劲挠。力度小、动作轻柔,就产生“痒”;力度大、动作劲爆,就减轻“痒”。这个吧,也对也不对,看挠的是谁,不管怎样,力在“挠痒痒”和“痒痒挠”中发挥了至关重要的外部刺激作用。
2024-02-12