科学家们在一项对小鼠进行的研究中发现，当花粉的气味触发打喷嚏或咳嗽时，神经细胞会引发不同的反应：位于鼻腔中的“喷嚏神经细胞”会将打喷嚏信号传递给大脑，而其他神经细胞则会发送咳嗽信号。这项研究近期发表在CELL杂志上。
打喷嚏和咳嗽是许多呼吸道病毒感染和过敏的常见症状。它们是防御机制，旨在将刺激物、过敏原和病原体从鼻腔和下呼吸道排出。与普遍认为的打喷嚏和咳嗽是由共同的感觉受体触发的观点不同，该研究识别出负责打喷嚏和咳嗽的不同的感觉神经群体，它们在轴突的神经支配模式、分子特征和功能上各不相同。MrgprC11+感觉神经元密集地支配鼻黏膜，负责打喷嚏，尽管这一亚群也支配气管，但它不会引发咳嗽。然而，另一种独特的感觉神经元亚群（SST+）则更倾向于支配下呼吸道，介导咳嗽，但不能引发打喷嚏。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。
打喷嚏和咳嗽由不同的感觉神经群体介导
之前的研究是基于细胞表面携带的蛋白质复合物(被称为离子通道)对小鼠呼吸道中的神经元进行分类的。为了找出引起喷嚏的神经元，研究人员让小鼠接触了各种化合物，每种化合物都能激活特定类型的离子通道。当一种名为BAM 8-22的物质让小鼠打喷嚏时，他们终于找到了目标。这种化合物能激活一种名为MrgprC11的离子通道，研究人员因此怀疑携带MrgprC11的神经元能引发打喷嚏。确实，当研究人员从疑似的喷嚏神经元中删除MrgprC11并让小鼠感染流感时，它们发现这些小鼠虽然病了，但没有打喷嚏。
即使没有喷嚏神经元参与，生病的老鼠在感染流感后仍然会出现类似咳嗽的反应。研究人员采用与定位喷嚏神经元相同的方法，追踪了一组表达信号化学物质生长抑素（somatostatin）的气管神经元，这些神经元与咳嗽反应有关。
华盛顿大学神经科学家、该研究的通讯作者刘琴说，病毒“进化速度很快”。这或许可以解释为何呼吸道中存在两个独立的系统，能够检测并清除病毒。
接下来，刘琴和她的同事想弄清楚打喷嚏和咳嗽神经元被激活并向大脑发出信号后会发生什么。她认为，这些信号很可能会传递到大脑的呼吸控制中心，在那里改变呼吸模式以产生咳嗽或打喷嚏。
双重感觉监控有助于呼吸道病毒感染和过敏的症状管理
从进化的角度来看，不同的打喷嚏和咳嗽神经元群体可能提供了互补的感官监控和优势，有助于检测和清除可能有害的物质。例如，许多呼吸道病毒（如流感病毒和鼻病毒）会引起打喷嚏和咳嗽，但一些呼吸道病毒（如严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV-2）病毒的早期变异体和呼吸道合胞病毒（RSV））主要引起咳嗽。打喷嚏和咳嗽神经元的双重感官监控提供了一种更广泛和高效的机制，用于检测病毒感染，尤其是当病毒逃脱了一种感官监控时。这对于呼吸道病毒的快速进化尤为重要。
卡罗林斯卡医学院（Karolinska Institute）神经科学家Patrik Ernfors，他表示，接下来的主要挑战是弄清楚是否存在类似的人类神经元。刘琴表示，初步证据表明确实存在，但需要进行更多的研究。
哈佛医学院（Harvard Medical School）的感官神经科学家Stephen Liberles表示，一些研究人员怀疑，还有更多用于打喷嚏和咳嗽的神经元有待发现。大多数对感官信息的反应都是由多种类型的神经元触发的，打喷嚏和咳嗽很可能是相似的。
目前，医生还没有很好的治疗咳嗽的方法。吗啡类药物如可待因是最有效的药物，但它们会让人极度昏昏欲睡，而且容易上瘾。缺乏有效的药物可能会导致医生放弃治疗咳嗽。俄勒冈健康与科学大学的肺科专家Matthew Drake说，这一发现可能为治疗过敏和慢性咳嗽等疾病带来新的、更有效的方法。
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。
https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.08.009
