樽野 陽幸（京都府立醫科大學 研究生院醫學研究科 教授/京都大學 研究生院醫學研究科 教授）
|發現喉部新感覺細胞並闡明其功能
京都府立醫科大學研究生院醫學研究科的樽野陽幸教授等人的研究團隊，在喉部上皮中發現了數量極少的感覺細胞。研究證實，這些細胞可對帶苦味的植物成分、菸草煙、空氣污染物、病原體來源物質等刺激產生反應，並承擔著觸發咳嗽與吞嚥動作的功能。
持續8周以上的咳嗽被稱為慢性咳嗽，病因不明、治療困難的病例居多。本研究成果為闡明其原因、推動新藥研發奠定了基礎。此外，研究還表明，這類細胞的作用或可部分解釋飲用啤酒時在文化語境中被表述為「入喉感」的感覺。
|咳嗽與吞嚥如何發生？
喉部是食物與空氣的通路，也是咳嗽、吞嚥等氣道防禦反應發揮作用的關鍵部位。上述反應無法正常進行時，食物或唾液會進入肺部，或者反之出現過度咳嗽。慢性咳嗽是令全球約一成人群困擾的症狀，且不少病例病因不明。此前已知喉部狀態改變會觸發咳嗽與吞嚥反射，但這一機制的諸多內容尚未得到闡明。
研究團隊此前已發現在舌的味覺細胞中發揮作用的特殊細胞間資訊傳遞機制——通道突觸※1，並由此推測，該機制或許同樣存在於舌以外的器官中，這一思考成為啟動本次研究的契機。
※1 通道突觸：名為「通道」的通路受電刺激而開放，神經遞質經該通路釋放，將資訊快速傳遞給神經的機制。
|檢測特定化學物質並引發咳嗽與吞嚥的細胞
發現喉部與咽部的稀有感覺細胞
研究團隊利用基因改造小鼠，探究了構成味覺細胞通道突觸的分子CALHM1/3※2是否也存在於其他細胞中。結果發現，喉部簇細胞（圖1）※3、咽部味蕾內的2型味覺細胞※4中均存在CALHM1/3，證實其中存在通道突觸。此外，這兩類細胞會檢測喉部黏膜表面的化學物質，並將相關資訊傳遞至迷走神經。
※2 CALHM1/3：響應電刺激後向外釋放神經遞質的分子。
※3 簇細胞：檢測化學物質的上皮細胞。
※4 2型味覺細胞：感受苦味等物質的味覺細胞。
圖1 喉部簇細胞三維重建圖像
藍色：簇細胞，綠色：迷走神經
檢測化學物質並觸發氣道防禦反射
對這兩類細胞的分析結果表明，二者均具有名為T2R※5的受體。T2R是檢測植物毒素、菸草煙、空氣中污染物、病原體成分等對人體有害的化學物質的分子。當T2R檢測到特定化學物質時，會產生動作電位，並通過通道突觸釋放ATP※6。隨後該神經遞質使迷走神經興奮，進而產生咳嗽與吞嚥反射（圖2）。
※5 T2R：檢測苦味物質等化學物質的受體。Type 2 taste receptor的縮寫。
※6 ATP：三磷酸腺核苷，屬於神經遞質的一種。Adenosine Triphosphate的縮寫。
圖2 通道突觸的機制
基於不攜帶Calhm3基因的小鼠未出現該反應等情況，分子層面的活動與反射行為之間的關聯得到揭示。
此外，研究團隊通過另一項實驗發現，喉部簇細胞負責咳嗽反射，咽部2型味覺細胞負責吞嚥反射，二者各司其職。
亦參與過敏性咳嗽高敏反應
向小鼠氣管內施用黴菌抗原數日後，T2R刺激引發的咳嗽反射會增強，但在Calhm3基因缺陷小鼠中未觀察到這一現象，這表明簇細胞很可能深入參與過敏性咳嗽高敏反應的發生。
|新型療法與感覺的科學闡釋前景可期
本次研究揭示了承擔咳嗽與吞嚥功能的新感覺器官的存在，並已在分子層面闡明了其功能。未來，該成果有望為慢性咳嗽的診斷與治療開闢新路徑。同時，本研究揭示的「苦味物質促進吞嚥」的機制，或可解釋飲用啤酒時「入喉感」這一帶有文化色彩的感覺表述的科學機制。
原文：JST事業成果 生命科學領域
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Cell
論文：Channel synapse mediates neurotransmission of airway protective chemoreflexes
DOI：10.1016/j.cell.2025.03.007
