炭疽热有一个可怕的名声。众所周知，炭疽细菌会导致人类严重的肺部感染，并对牲畜和人造成难看但无痛的皮肤损伤。炭疽细菌甚至被用作恐怖武器。

现在，一项新的研究发现，这种可怕的微生物还有意想不到的好处——它的一种毒素可以消除动物的多种疼痛。

研究表明，这种特定的炭疽毒素可以改变痛觉神经元的信号，当有针对性地传递到中枢和外周神经系统的神经元时，可以为处于困境的动物提供缓解。

这项研究由哈佛医学院的研究人员领导，与行业科学家和其他机构的研究人员合作，发表在12月20日的《自然神经科学》上。

此外，研究小组还将部分炭疽毒素与不同类型的分子物质结合起来，并将其输送到痛觉神经元中。这项技术可以用来设计新颖的精确定向的疼痛治疗方法，这些方法作用于疼痛受体，但不像目前的镇痛药物(如阿片类药物)那样对全身产生广泛的影响。

这项研究的高级研究员、哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所的免疫学副教授Isaac Chiu说:“这种利用细菌毒素将物质输送到神经元并调节其功能的分子平台，代表了一种针对介导疼痛的神经元的新方法。”研究人员说，扩大目前疼痛治疗手段的需求仍然十分迫切。阿片类药物仍然是最有效的止痛药，但它们有危险的副作用——最明显的是它们能够重组大脑的奖励系统，这使它们非常上瘾，它们有抑制呼吸的倾向，这可能是致命的。

该研究的第一作者、HMS Chiu实验室免疫学研究员Nicole Yang说:“临床仍然需要开发非阿片类疼痛疗法，这种疗法不会让人上瘾，但能有效地抑制疼痛。”“我们的实验表明，一种策略，至少在实验中，可以使用这种细菌毒素专门针对疼痛神经元。”

然而，研究人员警告说，目前这种方法仍然是纯粹的实验，还需要在更多的动物研究中进行测试和进一步的微调，最终在人类中进行。

准备连接

Chiu实验室的研究人员长期以来一直对微生物与神经和免疫系统之间的相互作用感兴趣。Chiu领导的过去的工作已经证明，其他致病细菌也可以与神经元相互作用，改变它们的信号来放大疼痛。然而，到目前为止，只有少数研究着眼于某些微生物是否可以减轻或阻断疼痛。这就是赵和杨开始做的事情。

在目前的研究中，他们首先试图确定痛觉神经元与人体其他神经元有何不同。为此，他们首先求助于基因表达数据。其中一件引起他们注意的事情是:疼痛纤维有对炭疽毒素的受体，而其他类型的神经元没有。换句话说，疼痛纤维在结构上与炭疽菌相互作用。他们想知道为什么。最新发表的研究揭示了这个问题。

研究结果表明，当脊背根神经节(将疼痛信号传递到脊髓的神经)的感觉神经元与炭疽细菌自身产生的两种特定蛋白质连接时，疼痛就会消失。实验表明，当一种细菌蛋白，即保护性抗原(pA)与神经细胞受体结合时，会形成一个孔，作为另外两种细菌蛋白(水肿因子(EF)和致死因子(LF))进入神经细胞的通道。研究进一步证明pA和EF，统称为水肿毒素，改变了神经细胞内的信号传导，有效地抑制了疼痛。在一系列的实验中，研究人员发现炭疽毒素改变了培养皿中人类神经细胞的信号传递，在活体动物中也是如此。将这种毒素注射到小鼠的下脊椎可以产生有效的止痛效果，防止动物感受到高温和机械刺激。重要的是，这些动物的其他生命体征，如心率、体温和运动协调能力没有受到影响——这一观察结果强调了这种技术在针对疼痛纤维和阻断疼痛方面具有高度选择性和精确性，而没有广泛的全身影响。

此外,注射小鼠的炭疽毒素缓解症状两个其他类型的疼痛:疼痛引起的炎症和疼痛引起的神经细胞损伤,经常看到后创伤性损伤和某些病毒感染如带状疱疹,带状疱疹或并发症的糖尿病和癌症治疗。

此外，研究人员观察到，随着疼痛的减轻，经过治疗的神经细胞在生理上保持完好——这一发现表明，疼痛阻滞的效果不是由于神经细胞的损伤，而是由于它们内部信号的改变。在最后一步，研究小组设计了一种由炭疽蛋白制成的载体，并利用它将其他镇痛物质输送到神经细胞。其中一种物质是肉毒杆菌毒素，这是另一种潜在的致命细菌，以其改变神经信号的能力而闻名。这种方法也阻断了小鼠的疼痛。实验表明，这可能是一种针对疼痛的新型传递系统。

“我们取出部分炭疽毒素，将它们与我们想要运送的蛋白质融合在一起。在未来，人们可以想到不同种类的蛋白质来提供靶向治疗。”

科学家们警告说，随着研究的进展，必须仔细监测毒素治疗的安全性，尤其是考虑到炭疽蛋白在感染期间与破坏血脑屏障的完整性有关。

新的发现提出了另一个有趣的问题:从进化的角度来说，为什么微生物会抑制疼痛?

Chiu认为一种解释——一种高度推测的解释，他补充道——可能是微生物已经发展出了与宿主相互作用的方式，以促进自身的传播和生存。在炭疽热的情况下，这种适应机制可能是通过改变信号来阻止宿主感知疼痛的能力，从而阻止微生物的存在。Chiu补充说，这一假说有助于解释为什么炭疽杆菌有时形成的黑色皮肤病变是明显无痛的。

新的发现也为药物开发指明了新的途径，超越了目前正在实验室中设计的传统小分子疗法。

“将一种细菌疗法用于治疗疼痛引发了一个问题:‘我们能否在自然世界和微生物世界中开采止痛药? 这样做可以增加我们寻找解决方案时所需物质种类的范围和多样性。”

文章标题

Anthrax toxins regulate pain signaling and can deliver molecular cargoes into Antxr2+ DRG sensory neurons