ПоделитьсяНобелевская премия по физиологии в этом году присуждена за открытие механизма работы рецепторов температуры, осязания и боли.
Ученые впервые показали, как работает длинная цепочка прохождения сигнала от кожи к головному мозгу и какие рецепторы в этом участвуют, позволяя нам ориентироваться в окружающем мире. Что дает человечеству их открытие, «Фонтанка» спросила у Александра Полевщикова, доктора биологических наук, профессора Института экспериментальной медицины:
— Любая Нобелевская премия отражает этап в эволюции наших представлений в тех или иных вопросах физиологии человека и медицине. Два американца Дэвид Джулиус (Калифорнийский университет) и Ардем Патапутян (Медицинский университет Говарда Хьюза) получили ее за открытие механизма работы разных семейств рецепторов — температуры, осязания и в какой-то степени боли — в работе Джулиуса есть понятие ноцирецепторов, ответственных в том числе и за боль.
То, что кожа как-то связана с мозгом, было понятно давно, иначе мы не могли бы определять, дотрагиваясь до какого-то предмета, теплый он или холодный. Причем мы способны определить разницу всего в 1 градус. Но как это происходит, до открытия Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутяна было неизвестно. Они описали схему, по которой наши органы и системы реагируют на внешние воздействия, и раскрыли роль в этой схеме конкретных молекул.
Помните, в первый момент, когда мы хватаемся за что-то горячее, не ощущаем, что обжигаемся, или даже кажется, что взялся за что-то холодное. А ощущение, что этот предмет горячий, возникает позже, через 1–2 секунды. Аналогичный пример: касаемся чего-то холодного — сначала возникает ощущение холода, которое сменяется ощущением ожога. Почему в первый момент трудно отличить — за горячее или холодное ты схватился? Отдергивание руки от опасного предмета случается, только когда сигнал, передаваемый рецепторами нейронам, доберется до головного мозга. Открытие нобелевских лауреатов — про то, как организм получает эту информацию и с какой скоростью анализирует — как и что надо защитить и почему защита опаздывает.
Одно из веществ, которое было использовано в экспериментальной работе — капсаицин, оно содержится в жгучем перце, на его основе производятся согревающие мази. Наносим на кожу мазь комнатной температуры, а при неумеренных ее объемах получаем ощущение почти как при ожоге. Все дело в белках-рецепторах ионных каналов, которые реагируют на прикосновение, тепло и боль, и в ходе этой реакции переводят физическое или химическое воздействие в электрические сигналы, понятные нервной системе. Такой же механизм работает при воздействии холода — ученые изучали его с применением охлаждающего ментола.
Реакция на температуру формируется не только при внешнем воздействии внешним проявлением, например, когда нам жарко — мы потеем. Но как это проявляется внутри нас? Там нет градусника. Единственный язык, который понимает нервная система, — электрические сигналы. Американские ученые показали, как температура через рецепторы преобразуется в электрический ток. И как ее оценивает организм, чтобы не умереть от переохлаждения или от лихорадки: когда она перестает быть физиологичной, сила тока между нейронами меняется так, что в результате проведения сигнала от рецепторов изменяется общий каскад физиологических реакций.
ПоделитьсяПараллельно Ардем Патапутян изучал поведение белков, связанных с осязанием, с механическим воздействием, например давлением, причем разной природы, то есть механорецепторов. Ардем Патапутян нашел рецепторы, отвечающие за то, что мозг получает представление — круглый предмет или угловатый, толстый или тонкий, только через осязание, а также через силу соприкосновения с ним.
При этом ученые выяснили, как механорецепторы, которые позволяют нам понимать форму — отличить на ощупь иголку от молотка, участвуют, например, в регуляции артериального давления: то есть мы получили представление о том, как формируется сигнал, который передает стенка кровеносного сосуда при разной силе артериального давления. Мы не отдаем себе отчета о прохождении этого сигнала в организме, но мозг получает информацию о нем.
Обычно открытие, удостоенное Нобелевской премии, имеет прикладное значение. Но если вы меня спросите, как его можно использовать сегодня, отвечу — никак. Помните, Нобелевскую премию присудили за открытие воздействия оксида азота: «Вот «Виагра», смотрите, как оксид азота работает». И всё понятно — и значимость открытия, и его прикладное значение.
Открытие рецепторов температуры, осязания и боли — очень серьезное достижение в области фундаментальной физиологии, которое тоже будет конвертировано в новые технологии и новые лекарства в недалекой перспективе. Думаю, что неслучайно в профессиональной биографии Ардена Патапутяна — 15 лет работы в фармконцерне «Новартис». Полученные знания послужат созданию новых анальгетиков, разработке каких-то других лекарств — подозреваю, что на основании результатов, удостоенных Нобелевской премии по физиологии или медицине 2021 года, скоро появятся фармпрепараты с принципиально новыми механизмами действия.
Ирина Багликова, «Фонтанка.ру»
