恶名昭彰生化武器:炭疽杆菌,能带来止痛新解方?

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炭疽杆菌(Anthrax bacterium)是人畜共通、传染力极强的微生物,当吸入大量炭疽孢子或食入受感染动物,感染后炭疽杆菌进入血液或淋巴循环造成败血症,病程发展相当快,患者可能在数天内便死亡。

炭疽杆菌另一个为人所知的应用与生化武器有关,由于炭疽杆菌形成的芽孢(spore)可保存数十年,环境耐受度高,一旦释放到空气中又能快速传播造成感染。911 事件中,便曾发生过炭疽杆菌信件攻击事件。

不过恶名昭彰的炭疽杆菌仍有潜在益处。哈佛医学院(Havard Medical School)近期研究指出:炭疽杆菌毒素可用于缓解疼痛。这项发现已在小鼠模型初步验证,且炭疽杆菌毒素不像主流鸦片类止痛药(opioid)会产生成瘾副作用,带来了缓解止痛可能的新途径,成果发布于《Nature Neuroscience》。

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炭疽杆菌毒素受体,可抑制疼痛讯息传递

研究团队首先找出动物体参与痛觉传递相关的神经元,透过基因数据库比对,他们意外发现痛觉神经纤维上独有神经受体 ANTXR2,在炭疽杆菌毒素上有对应受体;而这是其他类感觉神经元所没有的。

他们进一步推论,当负责将神经讯号传递至脊髓的背根神经节(dorsal root ganlia),与带有对应受体的炭疽杆菌毒素结合,能带来缓解疼痛的效果。这两种带有对应受体的炭疽杆菌毒素,分别是保护性抗原(protective antigen, PA)以及水肿毒素(edema factor, EA)。

止痛途径不会产生神经系统副作用

为了验证这项假说,该团队向小鼠模型注射 PA、EA 两种炭疽杆菌毒素,结果发现成功使小鼠对高温、机械压力等触觉刺激反应降低。副作用方面,小鼠的心跳、体温、动作协调等基础机能不受影响;也就是说这项止痛技术能精准标靶神经受体,而不会造成非预期的神经性副作用。

研究团队也运用以上炭疽杆菌毒素作为传递止痛物质的载体,例如神经抑制剂肉毒杆菌毒素(botulinum toxin),使小鼠缓解疼痛反应。

止痛新解方,但安全性须谨慎评估

这项研究指出炭疽杆菌毒素可专一性抑制痛觉讯息传递,而不会像鸦片类止痛药造成成瘾或神经系统副作用。尤其 PA、EA 止痛途径对于缓解神经损伤造成的疼痛特别有效,这类疼痛反应常伴随外伤、糖尿病、癌症治疗,以及病毒感染如带状疱疹(herpes zoster)感染等并发症而来。以炭疽杆菌毒素开发止痛药物,将是有别于现行小分子止痛药的新途径。

不过需注意的是,这项实验性机制仍未进入人体试验,且实验所运用炭疽杆菌、肉毒杆菌都是高传染性病菌也具有致命性,因此临床应用上须特别谨慎。

延伸阅读:2021 诺贝尔生理医学奖:从温度到触觉,人如何感知外在环境刺激?

参考资料:
1. https://hms.harvard.edu/news/can-dangerous-microbe-quell-pain
2. Nature Neuroscience, 2021; https://www.nature.com/articles/s41593-021-00973-8
3. https://www.cdc.gov.tw/Disease/SubIndex/lq5xAX9vQqrebMILzYvMCQ

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