Cell | 2篇！改写教科书！真的不一样，刘琴团队发现打喷嚏和咳嗽的控制机理不一样

iNature · 公众号 · · 2024-09-09 06:56

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打喷嚏和咳嗽是许多呼吸道病毒感染和过敏的主要症状。一般认为打喷嚏和咳嗽涉及共同的感觉受体和分子神经传递机制。

2024年9月6日，华盛顿大学医学院刘琴团队在 Cell 在线发表题为“ Divergent sensory pathways of sneezing and coughing ”的研究论文，该研究发现鼻黏膜由几个离散的感觉神经元群支配，但只有一个群体(MrgprC11 ⁺ MrgprA3 ⁻ )介导对多种鼻刺激物、过敏原和病毒的打喷嚏反应。 虽然这个种群也支配气管，但它并不介导咳嗽，正如新建立的咳嗽模型所揭示的那样。

相反，一种独特的感觉细胞群(生长抑素[SST ⁺ ])调节咳嗽，但不调节打喷嚏，揭示了打喷嚏和咳嗽之间意想不到的感觉差异。在神经回路层面，打喷嚏和咳嗽信号是由不同的神经通路传递和调节的。 总之，该研究揭示了打喷嚏和咳嗽之间的感觉受体和神经传递/调节机制的差异，为呼吸道病毒感染和过敏的症状管理提供了神经药物靶点。

另外，2021年6月15日，华盛顿大学医学院刘琴团队在 Cell 在线发表题为“ Sneezing reflex is mediated by a peptidergic pathway from nose to brainstem ”的研究论文，该研究通过筛选鼻腔感觉神经元释放的主要突触前神经递质/神经肽，发现 神经质B (neuromedin B, NMB)肽在喷嚏信号传导中起重要作用 。NMB敏感突触后神经元的消融或NMB受体的缺乏消除了打喷嚏反射。值得注意的是， NMB 敏感神经元进一步投射到尾侧腹侧呼吸组(cVRG)。 NMB 敏感神经元的化学激活引发cVRG神经元的动作电位并导致打喷嚏行为。 总之，该研究描绘了介导打喷嚏的肽能途径，为打喷嚏反射弧提供了分子见解。

呼吸道病毒感染(如流感、普通感冒和COVID-19)经常通过激活分别支配鼻子和下呼吸道的初级感觉纤维而引起打喷嚏和咳嗽。 打喷嚏和咳嗽被认为是宿主的防御机制，被认为是通过排出病原体、过敏原和刺激物来保护气道。然而，这两种反射也可能被呼吸道病毒劫持，传播给新的宿主。 事实上，呼吸道感染最常见的是通过打喷嚏或咳嗽产生的含病毒的气溶胶飞沫传播。

打喷嚏是由支配鼻黏膜的初级感觉纤维引起的。鼻黏膜被位于三叉神经节的各种感觉神经元的外周轴突密集支配。 这些神经元通过外周轴突上的膜离子通道或受体检测机械、热和化学刺激，并通过中央轴突将信号传递到脑干。对筛神经（ethmoidal nerve）(包括鼻感觉纤维)的电刺激会引发打喷嚏反射。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。此外，打喷嚏可以由呼吸道病毒、过敏原和刺激物引起，这些刺激物会引起人类的各种鼻腔感觉(如疼痛和瘙痒)。 这进一步提出了一个问题，即不同的鼻腔刺激是否通过离散的鼻腔感觉神经元群或共同的核心群体引起打喷嚏。

文章模式图（图源自 Cell ）

与打喷嚏类似，咳嗽是一种呼吸反射，其特征是痉挛地排出空气，但主要发生在下呼吸道。 这两种呼吸反射可由许多常见的气道病原体、过敏原和刺激物(如气流、辣椒素和组胺)触发。这两种反射都是排除可能伤害气道的物质的机制。因此，一般认为打喷嚏和咳嗽涉及共同的感觉受体。为了验证这一假设，关键是要确定介导打喷嚏和/或咳嗽的感觉受体。 然而，小鼠是否有咳嗽反射是有争议的。

研究表明，小鼠缺乏咳嗽反射，这是基于麻醉小鼠对施加于呼吸道的机械刺激没有咳嗽样反应的观察。 相比之下，最近的研究表明，在清醒的小鼠中，吸入氨或二氧化硫会引起类似咳嗽的反应。 然而，氨和二氧化硫刺激嗅觉系统和上下气道，并引起广泛的呼吸变化，使这些结果的解释复杂化。

该研究发现鼻黏膜受多个感觉神经元群的支配，但体内功能筛选显示只有一个群体(MrgprC11 ⁺ MrgprA3 ⁻ )介导打喷嚏。 有趣的是，同样数量的感觉神经元也支配着下呼吸道。通过开发咳嗽研究模型，该研究确定了小鼠咳嗽的典型呼吸和声音模式，这与打喷嚏不同。然而，流感感染和化学诱导的咳嗽不是由MrgprC11 ⁺ 神经元介导的。相反，一种离散的感觉细胞群(生长抑素[SST ⁺ ])调节咳嗽，但不调节打喷嚏。喷嚏和咳嗽信号通过发散的中枢神经通路进一步传递和调节。 该研究结果揭示了打喷嚏和咳嗽之间意想不到的感觉差异，为呼吸道感染和过敏的打喷嚏和咳嗽管理提供了不同的神经元目标。

参考消息：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00900-0

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