Основа наших чувств
Способность чувствовать тепло, холод и прикосновения необходима нам для выживания. В повседневной жизни мы принимаем ее как должное. Но как возбуждаются нервные импульсы, чтобы мы ощущали температуру и давление? Ответ на этот вопрос дали лауреаты Нобелевской премии этого года.
Ученые уже давно знали о существовании специализированных сенсорных нейронов, которые регистрируют изменения в окружающей среде. Джозеф Эрлангер и Герберт Гассер получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1944 году за открытие нервных волокон, реагирующих на различные раздражители. Однако до научных исследований Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутиана наше понимание того, как организм воспринимает и интерпретирует окружающую среду, все еще содержало фундаментальный нерешенный вопрос: как температурные и механические стимулы преобразуются в электрические импульсы в нервной системе?
Перец и мята
Во второй половине 1990-х годов Дэвид Джулиус из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) проанализировал, как химическое вещество капсаицин вызывает ощущение жжения, которое мы испытываем при контакте с перцем чили. Уже было известно, что капсаицин активирует нервные клетки, вызывая боль, а Джулиус и его сотрудники обнаружили ген, способный сделать клетки чувствительными к капсаицину, и рецептор капсаицина, который позже был назван TRPV1. Исследуя способность этого рецептора реагировать на тепло, ученые установили, что он активируется при температурах, воспринимаемых как болезненные.
Революционные результаты
Открытие Джулиуса стало крупным прорывом, позволившим понять, как разница в температуре может вызывать электрические сигналы в нервной системе. Но пока ученые раскрывали механизмы температурных ощущений, оставалось неясным, как механические стимулы преобразуются в наши ощущения прикосновения и давления. Ранее исследователи обнаружили механические сенсоры у бактерий, а механизмы, лежащие в основе прикосновения у позвоночных, удалось обнаружить Ардему Патапутиану, работающему в Scripps Research в ЛаХойя (США).
Этот ученый и его коллеги впервые определили линию клеток, которая испускала измеримый электрический сигнал при механическом давлении. После напряженных поисков Патапутиану удалось идентифицировать единственный ген, отвечающий за эту способность, а также два новых и совершенно неизвестных механочувствительных ионных канала, получивших названия Piezo1 и Piezo2 от греческого слова, обозначающего давление. В дальнейшей работе ученых было показано, что эти каналы необходимы для осязания и восприятия положения и движения тела (проприоцепции), а также регулировки важных физиологических процессов, включая артериальное давление, дыхание и контроль мочевого пузыря.
Революционные открытия лауреатов Нобелевской премии этого года раскрыли секрет того, как тепло, холод и механическая сила могут инициировать нервные импульсы, что позволяет нам воспринимать окружающий мир и адаптироваться к нему. Сегодня эти знания используются для разработки методов лечения широкого спектра заболеваний.
«Это действительно открывает одну из тайн природы, – сказал генеральный секретарь Нобелевского комитета Томас Перлманн, объявляя победителей. – На самом деле это то, что имеет решающее значение для нашего выживания, поэтому это очень важное и глубокое открытие».
Подготовлено по материалам сайта. nobelprize.org
