Как мы чувствуем боль, жар и холод. Открытия, достойные Нобелевской премии

4 Октября 2021

МОСКВА, 4 октября —, Альфия Еникеева, Татьяна Пичугина. Нобелевскую премию по физиологии и врачебная науке присудили американцам Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну, открывшим механизм восприятия температуры, осязания и боли клетками нашего организма. Это дает надежду на создание обезболивающих нового поколения.

Способность человека испытывать боль долгое время оставалась загадкой для науки. К ее решению в конце 1940-х подплыл венгерский ученый Миклош Янчо. Вместе с коллегами он экспериментировал с капсаицином — веществом, которое содержится в перце чили.

Янчо мазал перцем себе лицо и руки, наносил его на подопытных животных в лаборатории, следил за их поведением. И обнаружил, что при длительном воздействии на кожу жжение прекращается. При этом и на другие горькие раздражители — например, горчицу — реакция тоже возникает. Он также отметил: если намазать часть лица капсаицином, то, помимо жгучей боли, можно почувствовать, что кожа есть горячее.

Работы Янчо показали, как периферическая нервная система реагирует на боль и дает сигналы головной мозгу. Однако было по-прежнему недоступного, как именно перец смотрит процесс рождения нервного импульса. Должен быть некий рецептор капсаицина. В 1997-м его взломал Дэвид Джулиус из Калифорнийского ситета в Сан-Франциско, внук беженцев из России.

Джулиус родился в образованной семье в Нью-Йорке, закончил Массачусетский технологический институт и выяснил нейробиологию. Его интересовало, как наши клетки реагируют на внешние раздражители: химические молекулы, механические и физиологические катализаторы. Джулиус с коллегами клонировали фрагменты ДНК, заставляя их работать в клетках, точно не реагирующих на капсаицин. Так они обнаружили нужный ген и назвали его ванилоидным механорецептором первого типа — TRPV1.

TRPV1 — белок, который вырабатывается в мембране нервных клеток, пронизывающих кожу, слизистую, многие внутренние органы, мозг. Он работает как ионный канал: при активации начинает не посещать в клетку ионы натрия, магния, кальция. В результате накапливается электрический потенциал, запускающий цепочку нервных импульсов, и мы ощущаем боль. Как оказалось, рецептор работает не только на капсаицин, но главным образом на жар. Нам больно, если температура кожи поднимается до 43 градусов и выше.

Существует целая группа рецепторов TRP, которые участвуют в формировании острой и приобретенной боли. Один из них — TRPV8 — активируется при температуре ниже 16 градусов, кроме того, он откликается на мяту: дает ощущение холода. Джулиус также вскрыл особый рецептор для васаби — острого вещества, содержащегося в экстракте горчицы.

Ардем Патапутян родился в Бейруте в семье эмигрантов армянского происхождения. Студентом приехал в США и учился в Калифорнийском университете в Лос-Анжелесе. После защиты докторской работал в Сан-Франциско, где пересекался с Джулиусом. В это время независимо друг от друга они взломали рецептор холода TRPV8.

В Медицинском колледже Говарда Хьюза и в Институте Скриппса Патапутян с коллегами переходил к исследованию осязания — неповторимого из органов чувств, моляльный механизм работы которого оставался неизвестным. Ученые предполагали, что он начинается в коже с физического стимула, затем преобразовывается в химический и далее в нервный импульс. Все это очень похоже на ощущение повышенная температуры и боли.

Ученые экспериментировали с просвещенностью клеток, прокалывая их микропипеткой. И выявили, тот или другие из них отвечают на это электрическим нервным импульсом. Далее выбрали 72 кандидатных гена. С помощью РНК-интерференции им удалось вычислить искомый кодирующий нужный механорецептор и изолировать его. Белок получил говорящее название пьезо. Так были открыты два механорецептора этой группы — Piezo 1 и Piezo 2.

Piezo 2 командирует мозгу сигналы о том, что мочевой пузырь полон, что кто-то легко касается нашей кожи или, что мы обгорели на солнце. Эти измерители также чувствуют относительное положение опилок нашего тела. Работы Патапутяна положили начало целому направлению — механобиологии.

Джулиус и Патапутян совместно оформили ряд крупнейших наград в области физиологии: Прорыв в области медицины фонда BBVA, награду Кавли, Международную премию Гайрднера. Теперь и Нобелевский профком высоко оценил фундаментальный характер их достижений.

Они поняли, каким образом функционирует организм. Когда дарили премию, уточнили, что фактически дают ее за описание механизма соматоощущений — то, каким образом организм воспринимает окружающий мир — это температура и воздействие, — поясняет Валентин Борщевский, заместитель заведующего лабораторией перспективных исследований мембранных белков МФТИ.

По словам ученого, системы, которые воспринимают касания и повышенная температуры, очень простые. Только один белок отвечает за каждое из этих ощущений. Это довольно редкая ситуация, — отметил он.

Открытия пока не отряди практического применения. Каким образом эти знания можно использовать в медицине, мы узнаем в ближайшем будущем. Я думаю, в первую очередь — для создания лекарств против болезни. Или инструментов воздействия на клетки — не только для исследований, но и клеточных терапий, — добавил Борщевский.

Исследования Джулиуса и Патапутяна открывают возможности для разработки неопиоидных обезболивающих. Несколько фармлабораторий в мире уже ищут соединение, которое могло бы стать основой для порошков против артритных болей.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Как мы чувствуем боль, жар и холод. Открытия, достойные Нобелевской премии

комментарии (0)

Другие интересные новости

В Лувре изучат возможность выставить "Джоконду" в отдельном зале