Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв выяснили, как переключается сигнал между температурным и болевым путями, когда мы прикасаемся к чему-то обжигающему. Это происходит в спинном мозге благодаря особой группе нейронов, на поверхности которых есть специфический белок. Итоги работы, которая опубликована в журнале Neuron, могут помочь в создании лекарства, направленного на помощь пациентам с хронической болью.
Графическое представление работы. При прикосновении к горячей поверхности активируются ноцицепторы, переключающиеся в спинном мозге на «тепловые» интернейроны, которые, в свою очередь, отправляют в мозг сигнал о «тепловой боли». Credit: Hongsheng Wang et al. / Neuron 2022
В нашей коже находится множество рецепторов различной чувствительности: давления, зуда, вибрации, холодовых, тепловых и некоторых других. Все они необходимы нам, чтобы максимально эффективно взаимодействовать с окружающим миром. Однако если воздействие на них оказывается чрезмерным, то формируется сигнал не ощущения, а боли, сообщающий мозгу, что воздействие нужно немедленно прекратить, иначе целостность кожи нарушится. Кроме того, в ней находятся и специфические болевые рецепторы – ноцицепторы, реагирующие исключительно на чрезмерные воздействия чувством боли.
Все эти ощущения имеют в спинном мозге свой путь или тракт, по которому они поступают в головной мозг для обработки. Но по дороге они могут переключаться. Путь температурной чувствительности, несмотря на десятилетия исследований органов чувств, все еще изучен недостаточно. Относительно недавно был открыт новый тип «тепловых» интернейронов – спинномозговых «участников» теплового пути, в мембрану которых встроен белок ErbB4 (трансмембранная тирозинкиназа), ставший маркером этих нервных клеток. Но как они участвуют в «переключении» болевой чувствительности в тот момент, когда наша рука случайно прикасается к горячему утюгу?
На этот вопрос ответили ученые из Школы медицины Университета Кейс Вестерн Резерв. Они проанализировали реакцию мышей на нагретую пластину, отключая ErbB4+-нейроны и наблюдая за их болевой чувствительностью. После серии опытов они пришли к заключению, что ErbB4+-нейроны не только опосредуют специфическую тепловую боль (то есть боль при ожоге), но и участвуют в формировании хронической боли при нейровоспалении или травме нервного волокна.
В процессе экспериментов мыши наступали на сильно нагретую пластину, и помимо рецепторов тепла на поверхности их кожи активировались и ноцицепторы TRPV1+, которые отправляли болевой сигнал через спинной мозг в головной. Но, как выяснилось, в спинном мозге TRPV1+-ноцицепторы образуют связь с «тепловыми» ErbB4+-нейронами, которые, в свою очередь, переключаются на вырабатывающие глутамат-активирующие нейроны, доносящие болевую информацию до мозга. И если ErbB4+-нейроны отключить (например, разрушить), то животное практически перестает испытывать «тепловую» боль, стоя на горячей пластине.
Кроме того, ученые выяснили, что тепловую чувствительность регулирует вещество NRG1, непосредственно активируя тирозинкиназу ErbB4 и «заставляя» нейрон отправлять сигнал. А пара NRG1-ErbB4, в свою очередь, «откликается» не только на тепло, но и на воспаление, а также повреждение нервного волокна, формируя патологическую болевую гиперчувствительность.
Исследователи отмечают, что их открытие может способствовать пересмотру механизмов формирования хронической боли, которую ранее рассматривали как дисфункцию активности нейронов. Вероятно, «список» механизмов нужно будет расширить. Ну и, конечно, появляется еще одна потенциальная мишень, на которую может быть направлено таргетное лечение патологической гиперчувствительности.
Текст: Анна Хоружая
A novel spinal neuron connection for heat sensation by Hongsheng Wang et al. in Neuron. Published May 2022. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.04.021
