Dlaczego coś parzy i boli?

Zaburzenie funkcji dotyku czy temperatury występu je w wielu chorobach przewlekłych. Odkrycie tegorocznych noblistów będzie przydatne przy leczeniu różnych neuropatii – mówi prof. Jacek Malejczyk z Katedry i Zakładu Histologii i Embriologii WUM.

Werdykt

„Nasza zdolność do odczuwania ciepła, zimna i dotyku jest niezbędna do przetrwania i stanowi podstawę interakcji z otaczającym nas światem. W codziennym życiu odczucia te są dla nas oczywiste, ale w jaki sposób impulsy nerwowe są inicjowane, abyśmy mogli odczuwać temperaturę iciśnienie? – To pytanie zostało rozwiązane przez tegorocznych laureatów” – czytamy w uzasadnieniu nagrody.

David Julius wykorzystał w swoich badaniach kapsaicynę, ostry związek pochodzący z papryki chili, który wywołuje uczucie pieczenia. Dzięki niemu zidentyfikował w zakończeniach nerwowych skóry czujnik, który reaguje na ciepło. Z kolei Ardem Patapoutian zbadał komórki wrażliwe na nacisk, aby odkryć nową klasę czujników reagujących na bodźce mechaniczne wskórze i narządach wewnętrznych. „Te przełomowe odkrycia zapoczątkowały intensywne prace badawcze prowadzące do szybkiego wzrostu naszej wiedzy na temat tego, jak układ nerwowy odczuwa ciepło, zimno i bodźce mechaniczne. Laureaci zidentyfikowali krytyczne brakujące ogniwa w naszym zrozumieniu złożonej interakcji pomiędzy zmysłami a środowiskiem” – dodała w uzasadnieniu tegorocznej nagrody Szwedzka Akademia.

Odkrycie receptorów temperatury i dotyku

– Tegoroczna nagroda odnosi się do zmysłów, które pozwalają nam zrozumieć świat – powiedział Patrik Ernfors, prezentując sylwetki laureatów. – Wyobraźmy sobie spacer po łące. Odczuwamy ciepło słońca, chłód rosy, dotyk ziemi i podmuch wiatru. Zmysły pozwalają nam odczuwać zarówno bodźce zewnętrzne, jak i wewnętrzne. Informacje z sensorów zapewniają nam stabilność i równowagę – dodał.

Ciepło i dotyk stanowią obszar zainteresowania uczonych od XVII w., kiedy to Kartezjusz badał powiązania między skórą a mózgiem. Wkolejnych stuleciach naukowcy odkryli nerwy rejestrujące zmiany w otoczeniu. David Julius i jego współpracownicy stwierdzili, że jest za to odpowiedzialny pojedynczy gen. Zespół wychwycił receptor kapsaicyny, kanał przekazu bodźców. Julius zauważył, że ciepło otwiera dla jonów kanał wrażliwy na temperaturę. I to było postrzegane jako coś bolesnego. Julius i Patapoutian niezależnie badali kanał odczuć zimnych bodźców, a także inne kanały, które odpowiadają za wrażliwość na temperaturę. Różne kanały otwierają się przy różnych temperaturach – wyjaśniał członek komitetu noblowskiego.

W sumie znaleziono 72 różnych genów, które mogły aktywować ten mechanizm. I badano komórki na wrażliwości mechaniczną – dodaje Ernfors. – Przebadano 72 geny i zbadano wreszcie 72. gen, który nazwano Piezo 1. Drugi odkryty gen nazwano Piezo 2. To nowa klasa protein – białkowy kanał uruchamiany przez bodziec mechaniczny. Prace Davida Juliusa oraz Ardema Patapoutiana pozwoliły odkryć jedną z tajemnicy natury – molekularną bazę odczuwania temperatury i siły mechanicznej. Stanowi ona podstawę percepcji i naszego postrzegania. Te kanały odgrywają ważną rolę w fizjologii i decydują o tym, czy coś nas boli, czy nie, przez co z czasem będą znajdować coraz szersze zastosowanie we wszystkich dziedzinach medycyny, które – niestety – chorym wciąż kojarzą się przede wszystkim z bólem.

Komentarze

– Tegoroczni nobliści postawili na badanie zmysłów. Wbrew pozorom ma to spory związek z pandemią. Jaki? Wszak w czasie pandemii ludzie bardzo często tracili smak i węch. Badania w tej dziedzinie nagle zyskały szczególną aktualność. Odkrycie receptorów, dzięki którym odczuwamy smak i ból, było prawdziwie mrówczą pracą z zakresu badań podstawowych i jeszcze do niedawna nie było perspektyw na docenienie jej znaczenia – ocenił nagrodę prof. Grzegorz Basak zKatedry i Kliniki Hematologii, Onkologii iChorób Wewnętrznych UCK WUM.

– Ta nagroda jest zaskoczeniem, ale zaskoczeniem dobrym – mówi prof. neurologii Anna Kostera-Pruszczyk. – Pozwala wracać do źródeł, do tego, co jest humanistycznym elementem każdego z nas. To, że odczuwamy, towarzyszy nam od narodzin do śmierci. Poznanie tych receptorów jest ważnym narzędziem w walce z chorobami zaburzeń czucia, jak choćby neuropatia cukrzycowa. Ukłon w kierunku nauk podstawowych przypomina nam, jak długa jest droga od badań w laboratorium do metod, które będą nam pomagały.