Почему нам больно?
Каждый человек в своей жизни сталкивался с болью. Порой это просто ноющая царапина, а иногда совсем не стихающие ощущения, которые, кажутся, не сравнимыми с жизнью. Благодаря боли мы вовремя накладываем гипс, берем больничный, отдергиваем руку от горячего утюга, боимся стоматологов, убегаем от осы, сочувствуем персонажам фильма «Пила» и сторонимся неприятных компаний на улицах. Но как это чувство возникает в нашем организме? Благодаря каким нервным импульсам мы ощущаем боль? Для чего она вообще нужна? В этом разобрались лауреаты Нобелевской по медицине в 2021 году. Ее поделили два человека: половина досталась Дэвиду Джулиусу из Калифорнийского университета Сан-Франциско и вторая ушла Ардему Патапутяну из института Скриппса, что находится в Ла-Хойя (США).
О чем вообще речь?
За короткой формулировкой Нобелевского комитета «за открытие рецепторов температуры и прикосновения» стоят 25 лет работы, полной прорывных идей и тонких экспериментов. Исследования, которое на самом дели вели не одни только лауреаты (хотя каждый из них внес вполне измеримый вклад, а еще часто они работали вместе), а большие мировые лаборатории, их сотрудники и коллеги. Очевидно, что ни Джулиус, ни Патапутян не были первыми исследователями этой сложной, обширной, глубоко заходящей даже на философскую территорию темы. Вопросами о том, как человек в принципе может что-то чувствовать — тепло или холод, боль или ощущение положения тела, — занимались ученые чуть ли не со времен Гиппократа.
Так как мы чувствуем боль?
Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян открыли специальные рецепторы температуры и осязания. В ходе эксперимента ученые предположили, что за чувствительность нейронов к теплу и боли отвечает всего один самостоятельный белок-рецептор, способный открывать поток ионов в клетку и приводить к электрическому импульсу. Если это так, то ген этого рецептора, будучи перенесенным в совершенно новую клетку, должен дать ей ту же самую чувствительность, что и у болевых нейронов, и клетки, которые раньше были, например, просто клетками эпителия почек, должны были начать реагировать на тепло и капсаицин. Всего ученые обнаружили две таких рецепторных молекулы.
Первый - TRPV1-рецептор активируют стимулы, вызывающие боль. Такие рецепторы вызывают ощущение жгучего вкуса в ответ на действие капсаицина из красного перца чили, черного перца и имбиря. Капсаицин часто используют в науке для исследования боли и определении болевого порога — вещества вкалывают в лапу экспериментального животного.
Второй - TRPM8 активируется низкими температурами, вызывая ощущение прохлады в диапазоне от 26 до 15 градусов Цельсия и боль при температурах менее 15 градусов. Эти рецепторы также активируются ментолом, вызывая приятное ощущение прохлады, который, однако, в высоких дозах может причинить жжение и боль.
Эти два рецептора — важнейшие участники восприятия и передачи информации о боли. Активация этих рецепторов также вызывает нейропатические боли, связанные не с физической болью, а с возбуждением нейронов в нервной системе. С другой стороны, известен такой феномен как снижение активности рецепторов при длительном действии стимула. На нем основано парадоксальное применение капсаицина для облегчения боли.