NEJM:你的身体是灵敏还是笨拙?答案写在基因中
2016/09/23
正常人在闭眼时能感知身体各部的位置,但是存在本体感觉缺陷的人却无法感知。9月21日,发表于The New England Journal of Medicin杂志上的一项研究报道了两位患者的本体感觉缺陷。研究人员说,两位患者存在极其罕见的PIEZO2基因突变,这项研究或许可以解释为什么有些人显得很笨拙而有些人的身体又出奇的灵活。


柔软的刷子却觉得扎人。皮肤上振动的物体却感受不到它的振动。蒙上眼睛就不知道身体关节移动的方向。这些奇怪的感觉来自于两个女孩。9月21日,发表于The New England Journal of Medicin杂志上的一项研究报道了这两位患者的本体感觉缺陷。研究人员说,她们存在极其罕见的基因突变,这项研究或许可以解释为什么有些人显得很笨拙而有些人的身体又出奇的灵活。

目前疾病还没有名字,它由本研究的主要作者国立卫生研究院(NIH)的儿科神经学家Carsten Bönnemann发现。他注意到,这两个女孩有相同的身体症状,她们的臀部、手指和脚弯曲角度不同寻常,并且还存在脊柱侧凸。最显著的特征是她们行走困难,表现出极端地缺乏协调能力,不能感受到与她们皮肤接触的物体。

Bönnemann筛选她们的基因组并试图寻找她们可能共同存在的基因突变。最终,研究人员发现一个名为PIEZO2的基因出现了严重的突变。此前已经有文献报道,该基因与触觉以及协调运动能力密切相关。

令研究人员震惊的并非这个疾病的罕见程度。事实上,在此之前科学家曾经将小鼠的PIEZO2基因敲除,结果出现致命的影响。大多数人都认为人类没有这个基因根本无法存活。

研究人员对患者和对照组参试者进行测试。让他们蒙上眼睛,患者蒙上眼睛后走路就会跌跌撞撞,最终摔倒。但是当不再蒙住她们的眼睛时,两位患者几乎可以正常行走。此外,研究人员让患者将她们的手指从鼻子移动到她们面前的目标物体上,眼睛被蒙上时她们无法完成任务,而没有蒙上眼睛时她们也能做的很好。研究人员握住她们的手臂,向上或者向下移动关节,并询问患者所感受到的移动方向。在蒙住眼睛的情况下,患者无法判断他们的关节是朝哪个方向移动的。

这些研究提示患者完全缺乏本体感觉。Bönnemann解释说,正常人依赖感觉来完成许多事情,比如弹钢琴、汽车换挡或者键盘上打字。做这些事情都需要在空间位置中感知自己的肢体。而这些患者缺乏这种本能的意识,但他们可以在很大程度上通过视觉观察来弥补这种缺陷。

研究人员还测试了患者对各种物体的触觉反应。比如,两个女孩无法感知压在她们皮肤上的音叉的振动。或者无法感知扫过她们手掌的软刷,尽管大多数人都会觉得软刷的触感令人舒服,但却让两个女孩感到扎人。

研究人员利用核磁共振成像机重复了他们的实验。他们发现,正常人体验身体感觉相关的脑区呈现出活动,但这两个女孩相应脑区的活动却消失了。当研究人员用刷子扫过她们的皮肤时,她们与情绪反应相关的脑区却出现了活动。研究人员解释说,虽然她们无法在身体上感知到刷子,但是她们可能存在某些经历与响应这种接触的情绪反应类似。

最后,研究人员让两位患者进入一个装置,该装置可以逐渐变热或变冷,让人感到不适。令人惊讶的是,患者和正常人同样可以感受到温度的变化并感觉到不舒服。

总结这些结果,研究人员认为PIEZO2基因对本体感觉和皮肤触觉可能至关重要,但不影响温觉和痛觉。尽管他们的研究样本很小。但研究人员对该基因在普通人中的作用表示十分确信。文中没有指出该基因的突变率有多么罕见,但他们已经明确了该基因的生理学和遗传学特征,他们推测可能有更多的人都存在这方面的功能紊乱。

PIEZO2如何影响患者的骨骼畸形目前尚不明确。一种可能是该基因调控的蛋白在骨骼发育中起着重要作用。此外,研究人员还指出本体感觉可能本身对于骨骼的发育就十分重要。没有它,身体不能保持一个笔直的姿势,关节也就无法正确定位,这些都可能导致不正常的骨骼发育。

研究人员还给出另一个有趣的猜想,他们认为PIEZO2基因的不同突变可能影响一个人是笨拙还是协调,或者介于两者之间。PIEZO2的细微改变可能会产生运动健将或者行动笨拙的人。

备注:本文编译自science网站,原标题:“Researchers discover gene behind ‘sixth sense’ in humans

所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。如若转载请联系原作者。
查看更多
  • The Role of PIEZO2 in Human Mechanosensation

    The ability to sense force, which is known as mechanosensation, provides humans and other animals with important information about the environment; it is crucial for social interactions, such as comforting or caressing, and is required for motor coordination. A number of anatomical classes of somatosensory neurons with distinct selectivity for mechanical stimuli have been identified, but the way in which these inputs combine to provide the richness of the human sense of touch remains unclear.1,2 Similarly, proprioception is considered to be essential for posture and controlled movement, but little is known about the underlying mechanisms and the precise role of this sense.3 At a molecular level, the identification of PIEZO proteins as mechanosensory ion channels4 has advanced our understanding of touch detection.5,6 PIEZO2 is expressed in subsets of somatosensory neurons4,7 and Merkel cells.8,9 In mice, PIEZO2 has been shown to be essential for a variety of mechanosensory responses, including aspects of light touch7-10 and proprioception.11 Almost nothing is known about the role of PIEZO2 in humans, but it has been established that PIEZO2 is critically important for mechanotransduction in vitro,12 and genetic variants in PIEZO2, which are presumed to have gain-of-function effects on the protein, have been linked to arthrogryposis in patients.13 We describe two unrelated patients who carry inactivating variants in PIEZO2 and have prominent mechanosensory deficiencies.

    展开 收起
发表评论 我在frontend\modules\comment\widgets\views\文件夹下面 test