Информация только для медицинских и фармацевтических специалистов

«Чувствительная» Нобелевка




Высшая научная награда в области физиологии или медицины в 2021 году присуждена за работы по объяснению механизмов восприятия таких факторов внешней среды, как температура и давление. Зачем это знать медикам? Давайте разбираться.

Передача информации

Как мы воспринимаем окружающий мир? На нас воздействуют различные его факторы, эти данные мы переводим в нервный импульс и анализируем с помощью головного мозга. Но это легко говорить из XXI века, а еще совсем недавно мы понятия не имели, как именно происходит преобразование сигнала из внешнего во внутренний. Есть ли специфические рецепторы под каждый вид воздействия или они универсальны? Какие молекулы в этом процессе задействованы? Можно ли на них влиять при помощи лекарств? Ответы на эти вопросы мы получали постепенно.

Лауреаты премии: Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян
Лауреаты премии: Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян

Со светом разобрались, со звуком – тоже, но как мы реагируем на изменение температуры и механическое давление, долгое время оставалось загадкой. Лауреаты Нобелевской премии по физиологии или медицине провели фундаментальные исследования в нейрофизио­логии, чтобы разложить все по полочкам: как, что, через какие рецепторы.


Краткое содержание Нобелевской премии по физиологии и медицине

Песнь льда и пламени

Работы первого нобелиата – Дэвида Джулиуса – были посвящены изучению механизмов действия капсаицина на человека. Вещество, отвечающее за «жгучесть» различных видов перца, вызывало целый ряд ощущений, в том числе жара и боли. Может, так происходит из-за воздействия на определенную разновидность рецепторов? 


Джулиуса прежде всего интересовала болевая составляющая, поэтому вместе со своими коллегами он собрал библиотеку генов из спинальных ганглиев грызунов, куда включались и тела чувствительных нейронов. Вся система активировалась капсаицином. В ходе экспериментов был открыт ген, кодирующий белок-рецептор из семейства каналов с транзиторным рецепторным потенциалом. Он предназначен для пропуска положительно заряженных частиц, катионов.

Дэвид Джулиус – американский физиолог, родился 4 ноября 1955 года. Степень бакалавра получил в 1977 году в Массачусетском технологическом институте (MIT), в 1984-м – степень доктора философии в Калифорнийском университете в Беркли. С 1990 года бессменно работает в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.

Если обнаруженный ген пересаживали в другие клетки, они становились чувствительными к токсическому эффекту капсаицина


Если обнаруженный ген пересаживали в другие клетки, они становились чувствительными к токсическому эффекту капсаицина, но одновременно и к теплу, рецептор активировался просто в ответ на изменение температуры, без каких-либо дополнительных факторов.


Именно это наблюдение натолкнуло Джулиуса на мысль, что вкусы перца или ментола не зря обладают дополнительной температурной характеристикой: один жжет, а второй охлаждает. Это связано с восприятием температуры как таковой. В ходе тщательно продуманных экспериментов выяснилось, что есть отдельные рецепторы под холод, отдельные – под тепло. Причем тепловые рецепторы работают только тогда, когда холодовые отключаются высокой температурой окружающей среды. Именно поэтому мы работаем как довольно точный термометр, ощущая колебания плюс-минус 1 градус Цельсия.


Второй нобелиат, Ардем Патапутян, изучал ту же тему и независимо от Джулиуса в 2002 году открыл тот же самый специфический «холодовой» рецептор. Позже выяснилось, что терморецепторы есть не только в коже, но и в головном мозге, точнее – в гипоталамусе, где они непрерывно мониторят температуру проходящей крови.

Ардем Патапутян – американский молекулярный нейробиолог, родился в армянской семье в Бейруте 2 октября 1967 года. В 1986-м эмигрировал в США. Окончил Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, в 1990 году получил степень бакалавра в области цитологии и биологии развития, а в 1996-м – степень доктора философии в Калифорнийском технологическом институте. Долгое время работал в Институте Скриппс, с 2014 года – в Медицинском институте Говарда Хьюза.
Под давлением

Однако основной темой работ Патапутяна было все-таки изучение рецепторов прикосновения и давления. Он также экспериментировал со специально сконструированными клеточными моделями, и схема исследования была примерно похожей: нашли гены-кандидаты, определили конкретный, выяснили, какие белки он кодирует, и идентифицировали в итоге специализированные рецепторы – PIEZO1 и PIEZO2. Если убрать из клеток PIEZO1, они теряли чувствительность к прикосновениям, если добавить их в нечувствительные ранее клетки, они обретали такую способность. Так было доказано, что в итоге нашли действительно то, что искали. Через некоторое время был обнаружен и рецептор PIEZO2, который участвует в регуляции артериального давления и контролирует растяжение мочевого пузыря.


Практический выход

Практический выход

Работы Джулиуса и Патапутяна помогли разобраться в этиологии и патогенезе некоторых наследственных заболеваний – например, некоторые мутации гена, кодирующего рецептор TRPV1, приводят к развитию семейного эпизодического болевого синдрома первого типа, когда холод, голод или стресс вызывают выраженные болевые ощущения в верхней части тела. Другие мутации становятся причиной нейропатической боли или ощущения жара при любой температуре окружающей среды.


Рецепторы PIEZO оказались критически важными в процессе дыхания, нарушение их работы приводит к дыхательной недостаточности и быстрой смерти. Также развивается редкое заболевание опорно-двигательного аппарата – артрогрипоз.


Эти открытия дали мощный толчок к развитию некоторых направлений медицины и разработке принципиально новых лекарств для состояний, с которыми раньше было невозможно справиться.


Алексей Водовозов

Журнал "Российские аптеки" №10, 2021

Для иллюстраций использованы официальные материалы Нобелевского комитета (https://www.nobelprize.org/)

Вам могут понравиться другие статьи:

Как повысить эффективность терапии гастрита и язвенной болезни: рассказывает эксперт
Фармкласс
Как повысить эффективность терапии гастрита и язвенной болезни: рассказывает эксперт

Дискомфорт, тяжесть в эпигастрии, изжога беспокоят многих пациентов.

Подробнее
До клиники
Фармкласс
До клиники

Изучение безопасности и эффективности будущих лекарств на людях проводится не сразу. По существующим правилам молекулы-кандидаты сначала должны пройти сито доклинических исследований (ДКИ). В XXI в...

Подробнее
Спасительный вектор
Фармкласс
Спасительный вектор

Вирусные векторы вышли на первые полосы СМИ во время пандемии коронавируса, ведь именно на этой платформе были сделаны одни из первых вакцин против COVID’а – Спутник, АстраЗенека, Конвидеция. Что ж...

Подробнее
Таблеткин гороскоп: проблемы совместимости
Фармкласс
Таблеткин гороскоп: проблемы совместимости

Нередко врач назначает или покупатель просит одновременно 5–10 разных препаратов. Стоит ли принимать их все сразу? Чем их можно запивать или нельзя заедать? Вопросы не такие простые, между тем отве...

Подробнее
В поисках утраченных запахов
Фармкласс
В поисках утраченных запахов

Постковидный синдром, наблюдающийся у многих переболевших COVID-19, выводит на первый план вопросы реабилитации, восстановления нарушенных функций. Обоняние, пострадавшее от атаки коронавируса, вос...

Подробнее
Если вы фармацевт, провизор, первостольник, специалист здравоохранения или медицинский работник наш журнал «Российские аптеки» для вас.