上海
撰文丨nagashi
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
咳嗽和打喷嚏，是身体进行自我防御的神经反射，一缕花粉、刺激性气味或是病原体入侵，都可能引起这些防御性反射。
然而，究竟哪些神经元会引起咳嗽和打喷嚏，两者在神经系统层面上的区别又是什么，这些谜题一直未被阐明。
2024年9月6日，圣路易斯华盛顿大学医学院刘琴团队（姜浩武、崔欢为共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Divergent sensory pathways of sneezing and coughing 的研究论文。
该研究首次在分子和细胞层面揭示了咳嗽和打喷嚏存在不同的感觉神经通路，发现了咳嗽和打喷嚏是由不同的感觉神经元和受体引发，由此揭示了两者之间在感觉受体、神经传递和调节机制上的差异，为呼吸道病毒感染和过敏症状治疗提供了神经元药物靶点，这些发现可能为过敏和慢性咳嗽等疾病带来全新的治疗方法。
咳嗽和打喷嚏，是许多呼吸道病毒感染和过敏的主要症状。作为宿主的防御机制，这两种反射被认为由支配鼻粘膜的初级感觉神经元引起。然而，初级感觉神经元在轴突神经支配模式、基因表达、生理特性和功能方面表现出高度的异质性。这进一步提出了一个问题——不同的鼻腔刺激反应是通过不同的鼻腔感觉神经元群还是共同的核心群体引起？
此前已有研究根据细胞表面携带的离子通道蛋白质复合物对小鼠气道中的神经元进行分类。在这项最新研究中，为了找出介导咳嗽和打喷嚏的鼻腔神经元，刘琴团队将小鼠暴露在各种化合物中，每种化合物都能激活特定类型的离子通道。
他们发现，一种名为BAM 8-22的化合物可以让小鼠打喷嚏，并且该化合物可以激活一个叫做MrgprC11的离子通道，由此揭示了表达MrgprC11的神经元介导打喷嚏这一神经反射。
介导打喷嚏的神经元的体内功能筛选
进一步研究显示，当从疑似介导打喷嚏的神经元中敲除MrgprC11，然后再给这些基因敲除小鼠感染流感病毒时，他们惊讶地发现，虽然小鼠会感冒生病，但不会出现打喷嚏这一常见的流感样症状。有趣的是，即使在失去介导打喷嚏的神经元的情况下，生病的小鼠对流感感染仍然有类似咳嗽的反应。这一现象表明，咳嗽和打喷嚏是通过不同的鼻腔感觉神经元群来控制的。
鼻腔MrgprC11+感觉神经元组成了一个核心的“打喷嚏神经元群”
研究团队使用类似于研究打喷嚏神经元的方法，追踪了气管中一组神经元对咳嗽的反应，这些神经元表达一种叫做生长抑素（somatostatin [SST+]）的化学信号。
论文通讯作者刘琴表示，病毒的进化速度非常快，有时会规避宿主的鼻腔刺激反应以逃避清除，甚至会劫持这些鼻腔刺激反应传播给新的宿主。这可以解释为什么有两个独立的系统能够检测和清除呼吸道中的细菌——身体采用了一种双保险策略。
SST+感觉神经元介导咳嗽
接下来，刘琴团队计划进一步探究介导咳嗽和打喷嚏的神经元被触发后，会向大脑发出什么信号，而大脑又会如何处理这些信号并最终引起鼻腔的相关反应。他们认为，神经信号很可能会传递到大脑的呼吸控制中心，并在那里改变呼吸模式，产生咳嗽或打喷嚏等不同的鼻腔刺激反应。
咳嗽和打喷嚏是由不同的感觉神经元群调节
总而言之，这项发表于Cell的研究发现鼻黏膜受到多个感觉神经元群的支配。研究团队通过功能筛选表明，表达MrgprC11的神经元（MrgprC11+神经元）介导打喷嚏，而表达生长抑素的感觉神经元（SST+神经元）调控咳嗽。这些研究结果揭示了咳嗽和打喷嚏之间的神经差异，为呼吸道感染和过敏等疾病的治疗提供了新的治疗靶点，并将促进新疗法的开发。
论文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00900-0
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