當(dāng)你走出家門迎接冬日的寒風(fēng)，或是剝開(kāi)一顆薄荷糖放入口中，你身體里的一臺(tái)微型分子探測(cè)器便會(huì)瞬間啟動(dòng)，向大腦傳遞寒冷的信號(hào)。

長(zhǎng)期以來(lái)，人類雖然熟知這種冷覺(jué)體驗(yàn)，卻始終未能洞察其運(yùn)作的精微機(jī)制。直到最近，科學(xué)家終于捕捉到了這一傳感器工作時(shí)的首批詳盡圖像，揭示了它如何敏銳地識(shí)別真實(shí)溫度的下降，以及薄荷醇帶來(lái)的那種偽裝的清涼。

這項(xiàng)突破性的研究成果在2026年2月21日至25日于舊金山舉行的生物物理學(xué)會(huì)第70屆年會(huì)上正式對(duì)外發(fā)布。

研究的核心聚焦于一種名為瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道亞家族成員8的蛋白質(zhì)通道。來(lái)自杜克大學(xué)李錫勇實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員李赫俊將這一蛋白質(zhì)形象地比作“人體內(nèi)部的微型溫度計(jì)”。李赫俊表示，該通道是人體感知寒冷的首要傳感器，雖然科學(xué)界早已知曉其功能，但對(duì)其內(nèi)在邏輯始終處于盲區(qū)?，F(xiàn)在，人類終于第一次親眼見(jiàn)證了它的動(dòng)作。

這種蛋白質(zhì)通道廣泛存在于分布在皮膚、口腔和眼睛的感官神經(jīng)元膜上。當(dāng)環(huán)境溫度下降到8攝氏度至28攝氏度之間時(shí)，該通道便會(huì)開(kāi)啟，允許離子涌入細(xì)胞，進(jìn)而觸發(fā)向大腦發(fā)送的神經(jīng)電信號(hào)。這種機(jī)制也正是薄荷、尤加利等化合物能產(chǎn)生特征性清涼感的原因。

“薄荷醇更像是一場(chǎng)騙局，”李赫俊解釋道。它會(huì)附著在通道的特定部位并觸發(fā)其開(kāi)啟，產(chǎn)生的生理效應(yīng)與低溫環(huán)境如出一轍。即便薄荷醇本身并未真正導(dǎo)致降溫，你的身體依然會(huì)接收到如同接觸冰塊一般的錯(cuò)覺(jué)信號(hào)。

為了拆解這一精密的分子過(guò)程，李赫俊及其團(tuán)隊(duì)利用了冷凍電子顯微鏡技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)電子束對(duì)瞬間凍結(jié)的蛋白質(zhì)進(jìn)行成像，從而捕獲了該通道從關(guān)閉到開(kāi)啟過(guò)程中的多個(gè)構(gòu)象快照。

研究人員發(fā)現(xiàn)，寒冷與薄荷醇雖然通過(guò)共享的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)激活通道，但其作用路徑卻各有側(cè)重。寒冷主要觸發(fā)孔道區(qū)的結(jié)構(gòu)變化，而薄荷醇則結(jié)合在蛋白質(zhì)的另一個(gè)不同區(qū)域，誘導(dǎo)形狀改變并逐步傳遞至孔道。

李赫俊指出，當(dāng)寒冷與薄荷醇疊加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生協(xié)同增強(qiáng)的反應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)正是利用這種協(xié)同效應(yīng)，成功捕捉到了該通道在開(kāi)啟狀態(tài)下的圖像，而這是單純依靠低溫刺激此前從未實(shí)現(xiàn)過(guò)的挑戰(zhàn)。

這一發(fā)現(xiàn)具有顯著的醫(yī)學(xué)價(jià)值。當(dāng)該通道功能失調(diào)時(shí)，往往與慢性疼痛、偏頭痛、干眼癥以及某些癌癥的發(fā)生密切相關(guān)。例如，目前已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于治療干眼癥的藥物阿考曲蒙，本質(zhì)上就是一種薄荷醇類似物。它通過(guò)激活清涼通路來(lái)刺激淚液分泌，從而舒緩受損的眼部組織。

此外，研究人員還鎖定了一個(gè)被稱為“冷點(diǎn)”的特定蛋白質(zhì)區(qū)域。該區(qū)域?qū)τ诟袘?yīng)溫度至關(guān)重要，并能有效防止通道在長(zhǎng)時(shí)間暴露于寒冷環(huán)境時(shí)產(chǎn)生脫敏反應(yīng)。

李赫俊強(qiáng)調(diào)，過(guò)去從結(jié)構(gòu)層面解釋寒冷如何激活該通道一直是個(gè)科學(xué)難題，而現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)證明了寒冷會(huì)觸發(fā)孔道區(qū)的特定結(jié)構(gòu)重組，這為開(kāi)發(fā)針對(duì)該通路的全新治療手段奠定了基石。

這項(xiàng)研究首次從分子水平定義了寒冷與化學(xué)刺激如何整合并創(chuàng)造出“涼爽”的感官體驗(yàn)。它不僅回答了困擾感官生物學(xué)界數(shù)十年的基礎(chǔ)問(wèn)題，也為人類理解自身與環(huán)境的微妙互動(dòng)提供了全新的思辨視角。