蚊子咬后的痒和别人抠脚板心的痒有什么区别？

文/yinan zhang
本文系作者授权“清南”发布

好久都没有能如此激起写作欲望的生物学问题了。正所谓千里马常有，而伯乐不常有，今天终于又碰到这样一个好问题。

   搜了下题主的资料，是计算机本科，应该没有受过答主这样的科学训练。但题主对生活的仔细观察和跳跃的思维，都让答主倍感汗颜。因为在答主没有看到下面这些包括n篇Nature，Science的高大上文章之前，都从来没有考虑过----挠痒和叮痒竟然是有区别的。对，至少从生物感受的微观角度，这是两种完全不一样的痒。而且人类在长远的语言历史发展中这个问题也被忽略，大多数现存主流语言（此处不严谨，没有调研过所有主流语言，希望有识之士给予指正），都不区分这两种痒。不管中文的“痒”，英文的“itch”，日文“かゆみ”，都是一个词。

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以下回答中的图片，来自英文wiki百科并辅以答主的编辑或答主个人自制的素材。
如果各位看官对此问题有兴趣，可以参考附加文献，以及刚刚发表在Journal of cell biology上的mini-review文章:  Green, D.; Dong, X. The cell biology of acute itch. 213, 155-161, (2016). 

---------结论-------
   挠痒（mechanical itch）和蚊虫叮咬痒（chemical itch）对于动物包括人类是通过两种不同信号通路产生的痒。
   要是非要形容，干脆就先造两个字，“毛羊”表达mechanical itch，“虫羊”表达“chemical itch”好了。而“痒”就表达病态的痒，比如chronic itch好了。

---------什么是痒，如何被大脑感知--------
痒，众多体感（somatosense）的一种，或特指皮肤瘙痒，是源于机械或化学刺激引发的周围伤害感受器激活，并向脊髓、大脑等中枢神经系统传递的神经信号。
   曾经科学和医学界一直认为，痒只是非常弱的疼痛反应。之所以人们会有这样的感受，是因为往往在某一片特定的皮肤区域，痛或是痒只能带给人单一的感受。也就是说，要么是痛要么是痒，痒可以抑制痛，痒也可以被痛所抑制。究其原因，是因为痒和痛的信号都是通过周围感受器传递至脊索后角（dorsal spinal cord），再通过脊髓里类似的projection neuron向上传递给丘脑（thalamus），继而包括大脑皮层的各个区域。
   50年前，Melzack和Wall提出了一种关于痒和痛信号传递和控制的机制，叫做门控制理论（gate control theory）（1）。其核心概念是，在没有外界刺激下，传导痒和痛的信号的神经元是被抑制性中间神经元（inhibitory interneuron）所抑制的，既所谓的门是被关闭的（closed gate）。反之，如果存在外界刺激，抑制性神经元被抑制，信号可以传导至大脑，既所谓的门被打开 （open gate）。门的开关与否，是外界刺激信号和抑制性神经元的抑制信号共同作用的结果，既刺激信号需达到一定阈值或符合一定的激活条件，才会被放行至大脑接收。参见下图1。

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图1. gate control theory。

   尽管这个理论距离现实还有一定程度的不完善，但截至目前，门控制理论依然是唯一的，最有影响的，和最精确的解释痒、痛是如何从皮肤感受器向脊髓和大脑等中枢神经通路传递信号的理论。而且近年来科学进步对门控理论的不断丰富和修正都使其成为了人们认知“体感”传导的主要方法。所以把题主的问题翻译成为科学语言，就是，“毛羊”和“虫羊”在周围感受器向中枢神经通路传递过程中有无区别，或参与它们的gate control的是同一部分神经元以及神经递质吗？

----------------“虫羊”的门控制 （gate control of chemical itch）----------------
关于化学刺激产生的痒的研究一直是近年来的过于痒机制的研究热点，而且业已研究的比较清楚。
如图1，两条主要神经纤维负责把周围感受器的信号传递至脊索后角（dorsal spinal cord）区域，一条叫做C fiber/A-delta fiber，一条叫做A-beta fiber。其中不同的fiber上有多种不同的受体，可以分别对痛、热、痒等敏感。脊索后角区是一个有着非常多亚区的复杂中枢神经节。如图2，可以看见不同的外周神经纤维会依次连接至脊索后角的不同亚区，而各个亚区又富集着不同的抑制性中间神经元（inhibitory interneuron）。

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图2. dorsal spinal cord and neuron fibers.

   蚊虫叮咬或其他化学刺激，会诱发免疫系统的炎症反应，释放组胺等化学因子，进而激活对化学因子敏感的C fiber传递神经信号。目前的研究发现（2-4），待神经信号传递至脊索后角区域后，表达gastrin-releasing peptide receptor (GRPR)神经元和basic helix-loop-helix 5 (BHlhB5)抑制性神经元在C fiber神经信号传递到大脑的过程中起着gate control的作用（不排除还有其他同样作用的神经元）。如图3。必须强调的是，不同化学物质产生的痒信号，在传递过程中也不尽相同，如有兴趣请自行参考前面提到的综述，限于篇幅不再展开。

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图3. gate control of chemical itch.

----------------“毛羊”的门控制 （gate control of mechanical itch）----------------
直到2015年，一篇关于mechanical itch的通路研究的文章被Science发表（5），人们才对挠产生痒的机制有所认知。简要叙述下他们的研究方法，快速浏览请直接跳到步骤5和6。
（1）制作小鼠模型。通过Cre-Lox基因打靶技术，把小鼠脊索后角（dorsal spinal cord）区域一种表达neuropeptide Y的抑制性中间神经元（inhibitory interneuron）敲除或尽可能多的减少其表达。由此得到小鼠模型A。
（2）使用小鼠模型进行mechanical itch实验。研究人员发现，进行von Frey hair触觉实验时，在加速度范围为0.02-0.4g的mechanical itch刺激下，neuropeptide Y抑制性中间神经元缺失的小鼠模型A对于此类“毛羊”的敏感度比正常小鼠高n个数量级。此触觉实验可以等同于用羽毛挠脚心这种典型的挠痒。
（3）使用多种小鼠模型进行不同痒来源的对照实验。研究人员发现，小鼠模型A对于常见化学致痒剂与正常小鼠没有差别。同时在此小鼠模型A的基础上，叠加chemical itch受体拮抗剂得到“毛羊”和“虫羊”同时敏感的小鼠模型B。小鼠模型A和B对于“毛羊”实验的敏感度类似，而对于化学致痒剂，如所预期的类似，小鼠模型B比小鼠模型A更敏感。
（4）神经信号传导通路研究证明，低阈值机械受体（low-threshold mechanoreceptors）负责“毛羊”的感受，A-delta/beta fiber负责传导信号至脊索后角的Neuropeptide Y抑制性中间神经元（6）。其他相关实验略。
（5）于是，图4可以用来简单说明“毛羊”产生和传导机制。首先挠痒激活低阈值机械受体（low-threshold mechanoreceptors）产生神经信号；对机械致痒敏感的A-delta/beta fiber传递神经信号；待神经信号传递至脊索后角区域后，neuropeptide Y抑制性神经元接收此信号，并在神经信号到大脑的传递过程中起着gate control的作用。
（6）科学研究实际上和“把大象关冰箱需要几步”是类似道理。在以上研究中，第（1）步等同于制造一个可以关大象的冰箱，第（2）步等同于把大象弄到冰箱里，第（3）步等同于确认大象被关入此冰箱而非彼冰箱，第（4）步等同于关上冰箱门。最后文章发表相当于把装有大象的冰箱卖出去。

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图4. gate control of mechanical itch.

----------------结语----------------
OK，下次当诸位再碰见某个不知死的蚊虫，钻入那长满了毛的胳膊或大腿，狠狠的吸上那么一口。突然，女（男）朋友或老婆（公）一巴掌把它拍死在一片血泊之中。希望诸位能想起我的这个回答，给她（他）们解释：你知道吗，这个死蚊子在钻毛和吸血时，给我的大脑发出的是两种不同的“痒”信号呢。



----------------参考文献----------------
1. Melzack, R.; Wall, P. D. Science, 150, 971-979, (1965).
2. Sun, Y.-G.; Chen, Z.-F. Nature, 448, 700-703, (2007).
3. Sun, Y.-G.; Zhao, Z.-Q. Meng, X.-L.; Yin, J.; Liu, X.-Y.; Chen, Z.-F. Science, 325, 1531-1534, (2009).
4. Ross, S. E.; et al. Neuron, 65, 886-898, (2010).
5. Bourane, S.; et al. Science, 350, 550-554, (2015).
6. Fukuoka, M.; Miyachi, Y.; Ikoma, A. Pain, 154, 897-904, (2013).

来源邀稿：yinan zhang（知乎）

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https://www.zhihu.com/question/30487224/answer/120963165