NEJM:美国国立研究院学者揭示人第六感相关基因
2016年10月6日，国际顶级医学杂志《The NEW ENGLAND JOURNAL of MEDICINE》在线发表了美国国立研究院Carsten G. Bönnemann研究员和Alexander T. Chesler博士的一篇研究论文，研究揭示了一种本体感觉基因，表明了可能与人体“第六感”相关。
为了揭开人体感觉系统的神秘面纱，美国卫生研究院(NIH)对这两位因PIEZO2基因发生突变而患有触觉和躯体感觉障碍的年轻患者展开了研究。
在两个患有罕见神经疾病的年轻患者的帮助下，来自NIH的科学家发现一个名为“PIEZO2”的基因，正是它控制着人类的触觉与本体感觉。本体感觉(proprioception)有时被称为 “第六感”，表征的是人类对于自身躯体在空间位置的感知。PIEZO基因突变导致了两个年轻患者出现运动和平衡障碍，同时伴有部分触觉的消失。尽管存在这些障碍，但是依靠视觉和其他感觉来弥补，他们似乎也能应付自如。
“我们的研究阐明了PIEZO2基因的重要性，以及它如何掌控着人们日常的感觉系统。”Carsten G. Bönnemann如是说道。Carsten G. Bönnemann是一名医学博士，担任美国神经疾病及中风研究所(NINDS，NIH's National Institute of Neurological Disorders and Stroke)的高级研究员，同时也是此项发表在《新英格兰杂志》(New England Journal of Medicine)的研究论文的共同作者。Carsten进一步解释道：“我们的研究结果表明PIEZO2是人类控制触觉和本体感觉的基因。了解该基因在控制这些感觉中所扮演的角色，可能会为许多神经疾病的研究提供线索。”
G. Bönnemann博士的团队利用先进的基因工程技术在全球范围内协助诊断儿童非特异性疾病(难以诊断的疾病)。此项研究中的两名患者并没有任何血缘关系，其中一个今年9岁，另一个19岁。两位患者都存在行走障碍，以及臀部、手指和足部畸形，脊柱也出现异常弯曲且被诊断为进行性脊柱侧弯。
在NIH辅助和综合健康中心Alexander T. Chesler博士实验室的协助下，研究人员发现携带突变的PIEZO基因的患者，他们的细胞无法产生足够量的Piezo2蛋白，或者产生的Piezo2蛋白没有生物活性。Piezo2是一种具有机械敏感性的蛋白，它能够感知到细胞形态的变化，同时发出电神经信号。例如当你把手压在桌子上时，皮肤细胞和手部神经细胞就会变形，此时Piezo2蛋白便会发出电信号。通过小鼠实验，科学家发现Piezo2蛋白存在于控制触觉和本体感觉的神经元中。
“作为一个平时只在小鼠身上研究Piezo2的研究者，研究这两位病人让我感到非常惋惜，” Chesler博士说道，“我们的研究结果表明这些患者的触觉是缺失的。他们体内的Piezo2蛋白无法正常工作，因此神经元无法产生触觉，也无法感受肢体移动。”
NIH临床研究中心(NCCIH)的进一步检测结果表明，这些年轻患者同样存在本体感觉意识缺失障碍。这使得他们行走极度困难，时常步履蹒跚，一旦没有辅助物支撑就会跌倒。当研究者将这两名患者和正常的自愿者(对照组)比较时，他们发现与正常人相比，患者很难准确触摸到放在他们眼前的物体。如果闭上双眼，患者就无法猜出他们的关节被挪动的方向。
这些患者某些形式的触觉也同样不够灵敏。例如，他们无法像对照组那样有效感受音叉的振动。如果将圆规的尖端压在患者的手掌上，尽管他们能感受到压力，但是他们却分不清压着的圆规是一只还是两只。对于其中一名患者进行的脑部扫描结果显示，当用毛刷刷过其手掌时，患者的脑部没有任何反应。
不过值得注意的是，患者尚保留一些其他形式的触觉。我们知道抚摸或者梳理皮肤上的毛发通常会给人一种舒适感。不过，尽管这两名患者同样可以感觉到皮肤上毛刷刷过的触感，但其中一名患者却表示当毛刷刷过皮肤时，他会产生不适感。对该患者进行脑部扫描，结果显示在毛刷刷过皮肤时，他的脑部产生了与正常人完全不同的反应。
除了上述的异常现象，患者的神经系统发育与常人别无二致。他们有痛觉，可以感觉得到痒和温度变化;他们四肢的神经电传导速度非常快，大脑的认知能力也和同龄人没有区别。
“最引人注目的是，这些患者的神经系统很大程度上补偿了机体缺失的触觉和本体感觉，”Bönnemann博士表示，“这种补偿暗示我们，人类的神经系统可能存在许多感觉神经通路，值得我们深入研究以开发新的治疗方法。”
此前的研究发现PIEZO2基因的突变会对Piezo2蛋白产生许多影响，导致遗传性肌肉骨骼疾病，包括远端关节挛缩症第5型、Gordon综合征(以高血钾、高血氯、酸中毒、低肾素高血压为临床表现，也称为家族性高钾性高血压或Ⅱ型假性醛固酮减低症)和Marden-Walker 综合征(以大脑半球和脑干发育不良，严重生长发育迟缓，智力低下，面容呆板为临床表现)。Bönnemann和Chesler认为，这些患者所出现的脊柱侧凸和关节畸形的问题说明Piezo2可能直接参与骨骼肌肉的生长分化，或者说触觉和本体感觉间接引导了骨骼肌肉的发育。
“我们的研究证明了临床和基础研究是相互作用紧密相连的，”Chesler说，“实验室的基础研究引导我们诊断儿童疾病，从疾病研究中获得的知识又可以促进后续研究的开展，比如如何设计实验验证PIEZO2基因在神经系统和肌肉骨骼系统发育中所起的作用。”
原文链接：
The Role of PIEZO2 in Human Mechanosensation
原文摘要：
BACKGROUND
The senses of touch and proprioception evoke a range of perceptions and rely on the ability to detect and transduce mechanical force. The molecular and neural mechanisms underlying these sensory functions remain poorly defined. The stretch-gated ion channel PIEZO2 has been shown to be essential for aspects of mechanosensation in model organisms.
METHODS
We performed whole-exome sequencing analysis in two patients who had unique neuromuscular and skeletal symptoms, including progressive scoliosis, that did not conform to standard diagnostic classification. In vitro and messenger RNA assays, functional brain imaging, and psychophysical and kinematic tests were used to establish the effect of the genetic variants on protein function and somatosensation.
RESULTS
Each patient carried compound-inactivating variants in PIEZO2, and each had a selective loss of discriminative touch perception but nevertheless responded to specific types of gentle mechanical stimulation on hairy skin. The patients had profoundly decreased proprioception leading to ataxia and dysmetria that were markedly worse in the absence of visual cues. However, they had the ability to perform a range of tasks, such as walking, talking, and writing, that are considered to rely heavily on proprioception.
CONCLUSIONS
Our results show that PIEZO2 is a determinant of mechanosensation in humans. (Funded by the National Institutes of Health Intramural Research Program.)
作者：Carsten G. Bönnemann
