Цивилизация
Ученые из Национальных институтов здоровья США (NIH) провели серию экспериментов на грызунах, исследуя механизмы ощущения кожного зуда. Результаты работы опубликованы в понедельник в Science. Они выяснили, что мыши-мутанты без натрийуретического пептида B (NPPB) не реагируют на раздражающие кожу вещества. Их сородичи дикого типа после инъекции пептида в спинной мозг, наоборот, начинают интенсивно чесаться без какого-либо внешнего воздействия. Это исследование лишь начало пути поиска механизмов такого распространенного и порой доставляющего людям много неприятностей явления, считают авторы.
Причины для того, чтобы почесаться, часто вполне понятны: укус насекомого, прикосновение к небезобидному растению вроде крапивы, аллергическая реакция. Основанием для действия служит сигнал, поступающий от нейронов с рецепторными окончаниями в коже по цепочке «проводов» — отростков нервных клеток в центральную нервную систему. Здесь формируется ответная реакция на раздражитель, которая возвращается в виде нервного импульса, но уже другим нейронным маршрутом к тем органам и тканям, которые должны обеспечить ответ — почесывание.
Ученым из лаборатории сенсорной биологии NIH удалось имитировать кожный зуд и вызвать реакцию почесывания у мышей, не используя раздражающих кожу веществ.
Такая команда поступала по нейронным «проводам» из спинного мозга после инъекции в него NPPB.
До этого в нескольких исследованиях уже было показано, что ключевую роль в возникновении желания почесаться играет белок, сокращенно именуемый TRPV1. Этот белок расположен в клеточной мембране соматосенсорных нейронов и выполняет функцию катионного канала, пропускающего внутрь клетки ионы кальция. Но действует он не сам по себе, для его активации необходим фермент PLC3. Недавно были выполнены эксперименты, с помощью которых обнаружили, что, если в этих нейронах «выключить» TRPV1, это приводит к полной потере реакции на раздражающие кожу вещества, а также влияет на термочувствительность и восприятие боли.
С другой стороны, были получены совершенно не соотносящиеся с предыдущими данные о том, что важную роль в возникновении чувства кожного зуда играет пептид GRP. Генноинженерные мыши, не умеющие синтезировать рецептор этого белка, не реагировали на кожный зуд. Были высказаны предположения, что именно GRP является проводником сигнала к почесыванию.
Ранее в лаборатории Марка Хуна, руководителя данного исследования, создали мутантных мышей с инактивированным TRPV1 в нейронах.
Эти мыши не испытывали кожного зуда и были полностью невосприимчивы к боли и термическому раздражению.
Имея в своем распоряжении таких мутантов, ученые приступили к поиску сигнальных молекул, которые, как они предполагали, у мутантов отсутствовали. Сравнили все белки спинного мозга обычных и генноинженерных мышей. Среди кандидатов на роль посредника оказался NPPB. Белок обнаруживался в некоторых клетках ганглиев (скоплений нейронов) задних корешков спинного мозга у обычных мышей, но полностью исчезал у мутантных.
Ученые снова создали мышей-мутантов, на этот раз выведя из строя белок NPPB. У подопытных грызунов сохранились все осязательные, болевые и температурные кожные реакции, но полностью пропала восприимчивость к химическим раздражителям кожи. То есть реакция была очень избирательной. Исследователи укрепились в своем предположении, что NPPB — белок-посредник для передачи сигнала кожного зуда в спинной мозг.
Предположение они проверили экспериментально, сделав инъекцию NPPB в спинной мозг обычных мышей. Мыши начали чесаться без каких-либо внешних раздражителей.
Аналогичное поведение наблюдали и среди мутантных по NPPB мышей, которым была сделана подобная инъекция.
«Результаты нашей работы вызывают ощущение, что эти реакции очень жестко закреплены в нервной системе, у них есть свои биохимические эквиваленты и своя «выделенная» линия в мозге», — прокомментировал Марк Хун.
Не менее важным оказалось и то, что молекула, как выяснилось в ходе эксперимента, оказалась универсальным триггером, реагирующим на широкий спектр раздражающих кожу веществ.
Доказав, что белок NPPB выполняет роль посредника в передаче сигнала кожного зуда, ученые предположили, что рецептор этого белка удастся обнаружить «выше по течению», там, куда направляется этот сигнал, — в заднем роге спинного мозга. И действительно, некоторые нейроны заднего рога синтезируют рецепторы для NPPB. Их работу заблокировали токсином избирательного действия. В результате мыши опять стали нечувствительными к воздействию раздражающих кожу веществ. Другие сенсорные ощущения — осязание, боль, термочувствительность — у них полностью сохранялись.
Это еще раз подтвердило предположение об отдельном пути передачи сигнала кожного зуда.
Что касается GRP, то после нескольких экспериментов ученые пришли к выводу, что этот белок также участвует в передаче сигнала кожного зуда, но подключается на более поздних стадиях ответа на раздражение кожи.
«Мы сделали лишь три первых шага в исследовании пути передачи сигнала кожного зуда, — оценивает перспективы Марк Хун. — Сейчас стоит задача выяснить, каков этот путь у людей, какие молекулы в нем задействованы и можно ли их использовать в смягчении симптомов раздражения кожи при хронических заболеваниях».