Как одна из нейромолекул облегчает боль

Наша нервная система вырабатывает молекулы-регуляторы опиоидные нейропептиды, в том числе ноцистатин. Роль этого соединения долгое время оставалась загадкой: его присутствие влияло на процессы снятия боли, но как, было не ясно. Российские ученые доказали, что в нервной системе ноцистатин взаимодействует с каналами, чувствительными к закислению среды. Проект реализуется при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты работы опубликованы в журнале Biomolecules.

Структура белка ASIC1


«Нам еще многое предстоит выяснить о регуляции возникновения и прекращения боли на молекулярном уровне. Теперь, когда обнаружена столь необычная функция ноцистатина, интерес к изучению молекул того же класса может возрасти. Мы надеемся прийти к новому пониманию механизма усиления и облегчения боли и в дальнейшем – к созданию более эффективных анальгетиков, не вызывающих привыкания», – поделился планами Сергей Козлов, доктор химических наук, заведующий лабораторией нейрорецепторов и нейрорегуляторов Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (ИБХ) РАН (Москва).

Сегодня рынок производства обезболивающих препаратов, или анальгетиков, постоянно расширяется и требует разработки новых подходов к созданию лекарств. Многие медикаменты наносят вред печени и почкам, имеют противопоказания и длинный список побочных эффектов, в том числе привыкание. Действие анальгетиков направлено на заглушение сигналов от источника воспаления или травмы к центральной нервной системе, но вместе с тем меняется передача информации между здоровыми органами. Открытие механизмов влияния только на болевые сигналы поможет создать более безопасный и эффективный препарат.

схема действия ноцистатина на ионный канал ASIC


Информация, передающаяся по нервам, представляет собой импульсы электрического тока, которые распространяются вдоль оболочки клеток. Между нейронами есть небольшая щель и для распространения сигнала на следующие клетки в нее высвобождаются специальные молекулы. На принимающей оболочке клетки расположены ионные каналы, способные распознать сигнальные молекулы и запустить электрический сигнал в новой клетке. Эти каналы напоминают ворота, но, чтобы их открыть, нужно подобрать специальный ключ.

В рамках проекта по поиску эффективных обезболивающих ученые из ИБХ РАН пришли к неожиданному открытию. Оказалось, что чувствительные к кислотности среды ионные каналы ASIC на поверхности нервных клеток можно активировать в лабораторных условиях, добавляя к окружающей их среде ноцистатин. Такой эффект был обнаружен впервые, так как ранее все известные молекулы, способные взаимодействовать с этим типом каналов, могли лишь изменять силу или время их открытия. Ключом для ворот тем не менее оставалось подкисление среды. Но теперь ученые доказали, что, когда из одного нейрона выделяется ноцистатин, каналы ASIC второго активируются и запускают сигнал дальше по цепи.

Известно, что ионные каналы ASIC важны не только как участники системы распознавания и передачи болевого сигнала. Они также активно задействованы в процессах обучения, памяти и защите мозга от повреждений, например, от инсульта. До настоящего момента ученые считали, что закисление среды, необходимое для открытия каналов, достигается при интенсивной передаче сигналов между нейронами. Участие в активации ASIC ноцистатина обнаруживает более сложное регулирование с вовлечением рецепторов, распознающих опиоидные нейропептиды. Более того, изучаемые каналы могут быть задействованы в процессах привыкания к наркотическим обезболивающим лекарствам.


Текст: РНФ

Endogenous Neuropeptide Nocistatin Is a Direct Agonist of Acid-Sensing Ion Channels (ASIC1, ASIC2 and ASIC3) by Dmitry I. Osmakov, Sergey G. Koshelev, Igor A. Ivanov, Yaroslav A. Andreev  and Sergey A. Kozlov 

Biomolecules 2019, 9(9), 401; https://doi.org/10.3390/biom9090401

 Мигрень: больше, чем  головная боль

Мигрень это очень распространенное, многофакторное, рецидивирующее наследственное нервно-сосудистое расстройство головной боли. Им страдает более миллиарда человек на Земле. Приступы мигрени часто начинаются с условной первой…

«Гормон привязанности» успокоил агрессивных и разозлил ручных крыс

Сибирские ученые исследовали влияние окситоцина на крыс и обнаружили, что он может как успокаивать животных, так и провоцировать агрессивное поведение, что соответствует действию этого нейропептида…

FDA одобрило препарат для профилактики мигрени у взрослых

Фармацевтическая компания Teva Pharmaceuticals получила разрешение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) на внедрение в клинику препарата фреманезумаб (fremanezumab) на…

Антидепрессанты снижают эмпатию

Эксперты из Университета Вены и Венского медицинского университета под руководством Маркуса Рютгена (Markus Rütgen) провели исследование эмпатии у людей с большим депрессивным расстройством до и…

Бактерии-ГАМКожоры

В последнее время у нас уже было несколько материалов о том, как кишечные бактерии влияют на работу мозга (например, вот и вот). А три года назад было…

Боль и бессонница: как выбраться из замкнутого круга?

Почему человек не может заснуть? Виновными могут оказаться самые различные факторы, но если у него есть очаг хронической боли, то ответ становится очевидным. Между хронической…

Боль слабее, когда близкий человек рядом

Одно лишь присутствие любимого человека рядом способно притупить чувство боли и повысить болевой порог. К такому выводу пришли австрийские исследователи, рассказав о результатах эксперимента на страницах…

Второй каннабиноидный рецептор выдал свою структуру

Китайская научная группа вместе с российскими и американскими учеными получила кристаллографическую структуру второго каннабиноидного рецептора. Эти знания помогут разработать лекарства против воспалительных, нейродегенеративных и других…

Европейская школа по лечению головной боли

13 и 14 марта 2019 года «Университетская клиника головной боли» и Европейская федерация головной боли проводят в Москве обучающий курс для молодых неврологов. 13 и…

Интересный пациент: от жгучего перца до головной боли

Историю о 34-летнем мужчине, наевшемся самого острого перца чили в мире, после чего его «поразила» громоподобная головная боль, в журнале BMJ Case Reports опубликовали врачи…