Ученые определили рецептор в клетках периферической нервной системы, который в наибольшей степени отвечает за способность организма чувствовать холод.
Находка, опубликованная в онлайн-журнале "Природа" (30 мая 2007 г.), раскрывает один из ключевых механизмов, с помощью которого организм определяет температурные ощущения. Но при этом он также освещает механизм, который опосредует то, как тело испытывает интенсивные раздражители – в данном случае температуру – которые могут вызывать боль.
Таким образом, рецептор, известный как рецептор ментола TRPM8, представляет собой мишень для изучения острой и хронической боли, которая может возникнуть в результате воспалительного или нервного повреждения, говорят исследователи, а также потенциальную новую цель для лечения боли.
"Понимая, как работают сенсорные рецепторы, как определяются пороговые значения температуры, мы получаем представление о том, как эти пороговые значения меняются в условиях травмы, такой как воспалительное и нервное повреждение, и как эти изменения могут способствовать возникновению хронической боли," говорит старший автор Дэвид Джулиус, доктор философии, председатель и профессор физиологии UCSF.
Рецептор метанола и другие температурные рецепторы, открытые в последние годы лабораторией Джулиуса, предлагают потенциальные мишени для разработки обезболивающих, которые действуют в периферической нервной системе, а не центрально, где действуют опиатные рецепторы, говорит он.
Это открытие стало важной вехой в расследовании, которое команда начала несколько лет назад. В 2002 году исследователи обнаружили, что рецептор активируется химическими охлаждающими агентами, такими как ментол, натуральный продукт мяты, и холодным воздухом. Они сообщили о своем открытии, или "клонирование," рецептора в "Природа" (7 марта 2002 г.), предполагая, что рецептор будет играть ключевую роль в ощущении холода. Однако некоторые последующие статьи поставили под сомнение эту теорию.
В текущем исследовании команда подтвердила свою гипотезу "выбивание" ген, который синтезирует рецептор, как в сенсорных нейронах в культуре клеток, так и у мышей. Клетки в культуре не реагировали на охлаждающие агенты, включая ментол. Генно-инженерные мыши не различали теплые и холодные поверхности до тех пор, пока температура не упала до крайних значений.
"В течение многих лет было известно, что ментол и связанные с ним охлаждающие агенты вызывают психофизическое ощущение холода – каким-то образом путем взаимодействия с аспектом сенсорной нервной системы, который связан с обнаружением холода," говорит Юлий.
По его словам, текущее исследование, проведенное Дианой М. Баутиста, доктор философии, и Ян Сименс, доктор философии, из лаборатории Джулиуса и Джошуа М. Глейзер, доктор философии из лаборатории соавтора Шерил Стаки, доктора философии Медицинского колледжа Висконсина, решает этот вопрос.
Поскольку мыши, лишенные этого гена, не были полностью нечувствительны к холоду – они избегали контакта с поверхностями при температуре ниже 10 ° C, хотя и с меньшей эффективностью – следующим шагом, по словам Юлиуса, будет освещение этого остаточного аспекта ощущения холода.
Открытие является последним из серии открытий молекулярных механизмов температурных ощущений и боли, проведенных лабораторией Джулиуса. В 1997 году лаборатория клонировала ген рецептора капсаицина, основного острого ингредиента некоторых перцев чили (Nature, Oct. 23, 1997), а в 2000 году сообщалось, что у мышей рецептор заставляет нервы передавать болевые сигналы, когда они подвергаются воздействию высокой температуры окружающей среды или огненных свойств перечной пищи. (Наука, 14 апреля 2000 г.). Исследование показало, что капсаицин и ядовитое тепло вызывают ощущение жгучей боли за счет активации одного и того же рецептора на сенсорных нейронах.
Совсем недавно они идентифицировали рецепторы изотиоцианатных соединений, которые составляют острые ингредиенты таких растений, как васаби и желтая горчица. В ответ на высокие температуры рецептор вызывает боль и раздражение.
"Во всех этих исследованиях используются натуральные продукты, чтобы понять механизмы боли на периферии тела, где они впервые ощущаются," говорит Юлий.
В конечном счете, болевые сигналы передаются из периферической нервной системы в центральную нервную систему организма, перемещаясь по нервам в спинном мозге и стволе головного мозга до головного мозга, что вызывает реакцию, или "чувство." Соавтор текущего исследования Аллан Басбаум, доктор философии, также из UCSF, является пионером исследования механизма хронической боли в центральной нервной системе.
Дополнительная работа команды Julius сосредоточена на уровне сенсорного нервного волокна, где сначала инициируются сигналы. "Мы хотим знать," Юлий говорит, "как вы обнаруживаете эти стимулы для начала" Как это делают окончания сенсорных нервов?" И каковы биохимические и биофизические механизмы, объясняющие это?""
Все три рецептора, обнаруженные лабораторией Джулиуса, являются членами семейства ионных каналов TRP, экспрессируемых на сенсорных нейронах. По словам Джулиуса, последнее открытие дополняет доказательства того, что каналы TRP являются основными преобразователями тепловых стимулов в периферийной нервной системе млекопитающих.
Источник: Калифорнийский университет в Сан-Франциско