立場新聞 Stand News

【搞笑諾貝爾系列】救命 wasabi 催淚彈

2020/8/15 — 10:36

說起山葵(wasabi, 或叫青芥辣),必會令人想起魚生壽司。以前我跟朋友去吃迴轉壽司都會蘸特別多 wasabi ,喜歡它極其強烈的味道,邊吃邊「享受」那刺激鼻竇的短暫痛楚,感覺似是在玩多於醫肚,或許是受當時某個低級趣味電視節目影響吧。但原來除了增添食物風味之外,山葵刺激鼻竇和淚腺的作用還可以用來救命。

2011 年的搞笑諾貝爾化學獎就頒予發明「山葵警報器」的日本滋賀醫科大學今井眞 (Makoto Imai) 的七人研究團隊 [1] 。這個警報器不能稱做「火警鐘」,因為它並不會如一般的警鐘大鳴,而是會釋放出刺鼻的山葵氣味!日本也真有不少荒誕不經的搞笑商品,但這個山葵警報器絕不是用來整蠱人的玩具,而是一個針對聾人的發明。當火警發生時,普通火警鐘並不能喚醒熟睡中的聾人,而山葵警報器就以嗆鼻的氣味來代替刺耳的聲音,幫助他們逃離險境。

你能想到其他異常的方法來發出警報嗎?閃光?睡著了就看不見啊。震動手環?始終將感應器戴在身上是很麻煩的。研究團隊嘗試過用不同氣味,包括檸檬、薄荷、草藥、硫磺、燒木材的氣味,甚至是臭雞蛋、甲硫醇等腐爛惡臭。結果他們發現嗆鼻的山葵氣味最有效喚醒人。而山葵其中一個主要成分是異硫氰酸烯丙酯 (Allyl isothiocyanate, 簡稱 AITC) 。

廣告

異硫氰酸烯丙酯 (Allyl isothiocyanate, AITC)

異硫氰酸烯丙酯 (Allyl isothiocyanate, AITC)

廣告

為了測試 AITC 對睡眠的影響,研究人員不得不通頂做實驗,找來測試者在佈置成睡房的實驗室內睡覺,然後釋放特定濃度的合成 AITC 噴霧,半分鐘內房間就充滿嗆鼻氣體。利用睡眠多項生理檢查 (Polysomnography) 來監測他們的睡眠狀況和對每種刺激的身體反應。當測試者受到 AITC 刺激醒來時便按下按鈕,從而記錄反應時間。這實驗總共有 32 位成人(包括 17 位健聽者和 15 位聾人),除了一位當時鼻塞的人沒有反應之外,所有測試者均在兩分半鐘內醒來,並在 4 分鐘內按下按鈕。研究又發現聾人對 AITC 較為敏感,他們的平均反應速度比健聽者快,和會被較低濃度的 AITC 喚醒。搞笑諾貝爾獎評委會稱讚團隊確定了空氣中用以喚醒人的「理想 wasabi 濃度」 (5-15 ppm) ,更將研究所得轉化成非常特別而且實用的發明。其實這發明早在 2009 年已申請美國專利 [2] ,有份開發的公司亦已在日本銷售這產品,團隊更將它贈予聾人學校。這山葵警報器相當有潛力用於嘈雜的環境中,例如在夜店和卡拉 OK 等人群可能忽略警鐘響聲的地方,因此,這發明也不只惠及聾人啊。

其實將山葵說成有嗆鼻「氣味」也不太準確,我們吃山葵時的嗆鼻感覺,其實是鼻竇內的神經細胞感受到 AITC 強烈刺激和輕微痛楚的化學訊號。所以實驗中的測試者其實是被「山葵煙霧」痛醒的。況且,相信人熟睡時的嗅覺也很可能「關了機」。而負責接收這痛楚訊號的「感應器」是分佈在神經細胞表面,一種簡稱 TRPA1 的蛋白質,它有個非正式的暱稱叫山葵受體 (wasabi receptor) , TRPA1 除了感應食物和環境中有害物質的化學訊號外,它亦負責人體內因炎症疾病而自發產生的疼痛感覺。

加州大學三藩市分校 (UCSF) 最近刊於《自然》的研究,找出 TRPA1 分子感應由山葵、洋蔥、濃煙到催淚彈等刺激物質的機制 [3] 。 David Julius 的研究團隊自 2015 年利用低溫電子顯微鏡 (cryo-EM) 技術率先揭示 TRPA1 分子複雜的三維結構影像 [4] 。而這幾年該技術改良了精確度,讓團隊以 0.4 納米的解像度,即是以原子的尺度看清楚這個蛋白質如何感應那些聽來不相關,但卻同樣令人「熱淚盈眶」的刺激物。當它們與TRPA1結合時,會改變其蛋白質分子的構象,這輕微的物理變化就如「啪着」了感覺神經的開關掣,讓鈉和鈣離子湧入並激活神經細胞,傳遞痛楚的訊號。這發現將有助加速日後研究治療發炎痛症的新藥開發。

提起低溫電鏡, 2017 年諾貝爾化學獎得主 Jacques Dubochet 、 Joachim Frank 與 Richard Henderson 就是研發低溫電子顯微技術,和改良生物分子立體成像的方法 [5] 。看來,山葵跟搞笑和正經的諾貝爾獎都甚有淵源。

資料來源:

  1. Improbable Research 網站
  2. Odor generation alarm and method for informing unusual situation 專利內容
  3. Irritant-evoked activation and calcium modulation of the TRPA1 receptor 文章
  4. Sushi Meets Science: Mapping the 'Wasabi Receptor’ YouTube
  5. The Nobel Prize in Chemistry 2017 Advanced information

#搞笑諾貝爾 #化學 #山葵 #青芥辣 #聾人 #聽障 #警報器 #火警鐘 #神經 #痛 #催淚

原刊於作者博客作者 Facebook 專頁

發表意見