说起炭疽，很多人知道这是一种由炭疽杆菌引起的传染病。人吸入炭疽杆菌可能出现严重的肺部感染，人和家畜的皮肤接触炭疽杆菌，可能会溃疡坏死，形成焦黑的痂。因为这些致病能力，炭疽杆菌甚至还曾被恐怖分子用作生物武器，可谓臭名昭著。

然而，这种可怕的微生物在一些科学家的手中，却能发挥意想不到的益处。日前，由哈佛医学院Isaac Chiu教授领衔的一支研究团队，将炭疽杆菌的毒素改造成为新的镇痛疗法。

小鼠实验结果显示，利用炭疽杆菌毒素，不仅可以消除多种形式的疼痛，而且可以专门针对介导疼痛的神经元，因此这种新的镇痛方法有望避免影响身体其他部位，减少镇痛药常见的成瘾作用。

这项发现颇为令人意外，因为多年来，Chiu教授团队对致病微生物的研究发现，入侵的细菌与神经系统相互作用，往往会产生和放大疼痛，然而很少有细菌可以减轻甚至消除疼痛。

但他们发现，位于脊髓背根神经节的感觉神经元，在与炭疽毒素中的特定蛋白质相接触后，会改变细胞内的信号传导，影响它们向脊髓传递疼痛信号。用研究者的话说，疼痛信号“沉默”了。具体来说，炭疽杆菌产生的毒素包含保护性抗原（PA）、水肿因子（EF）和致死因子（LF）。当PA结合在感觉神经元的受体上时，会形成一个孔，供EF和LF进入神经细胞内。

一系列实验表明，不仅是培养皿中生长的人类神经细胞会受到炭疽毒素的这种影响，活体动物也会因为炭疽毒素改变痛觉神经元的信号传递。

当研究人员把毒素注射到小鼠的脊髓末端，会产生有效的止痛作用，使小鼠感知不到灼热和机械刺激引起的疼痛。此外，给小鼠注射炭疽毒素还可以减轻另两种疼痛：炎症引起的疼痛，神经细胞损伤造成的疼痛。外伤、病毒感染（例如带状疱疹）、癌症治疗的并发症等，都是引起这两类疼痛的常见原因。

疼痛减轻的同时，研究人员观察了被处理的神经细胞，发现它们依旧保持生理完整，这说明止痛效果来源于内部信号的改变，并不是因为传递信号的“硬件”被破坏。

更值得一提的是，由于结合炭疽毒素的受体只在这类感知疼痛的神经纤维上表达，其他神经细胞并没有相关受体，因此炭疽毒素的作用可以小范围地精确阻断疼痛，而不会广泛影响全身。事实上，研究人员观察到，实验小鼠在用炭疽毒素止痛后，其心率、体温、运动协调性等方面都显示正常。

接下来，研究人员还提取了炭疽毒素的一部分设计出一种载体，用于结合其他药物分子，把它们一起带进痛觉神经细胞内。在这项研究中，他们尝试着往神经细胞内送入了来自另一种致命细菌的毒素，肉毒杆菌毒素。肉毒杆菌毒素也是一种可以阻断神经信号的毒素，被科学家们用来治疗肌肉痉挛和疼痛。实验显示，这种新的递送方法，也可以在小鼠身上用来止痛。

不过研究人员也提醒，目前这种方法仍然是实验性的，在应用于人类之前必须在更多的动物研究中进行测试和优化，仔细监测毒素治疗的安全性，尤其要考虑感染炭疽杆菌与血脑屏障完整性之间的关系。

注：原文有删减

参考资料：

[1] Yang, N.J., Isensee, J., Neel, D.V. et al. Anthrax toxins regulate pain signaling and can deliver molecular cargoes into ANTXR2+ DRG sensory neurons. Nat Neurosci (2021). https://doi.org/10.1038/s41593-021-00973-8

[2] Can a dangerous microbe offer a new way to silence pain? Retrieved Dec. 20, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/938221