Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

Когда Кандар залез в ванну, молекулы капсаицина ринулись в атаку. Кожа имеет все виды клеток, уже упомянутые при рассмотрении тактильных ощущений, но в некоторых клетках есть транзиторный рецепторный белок (TRP), встроенный в мембрану (тот, что сильно пострадал от ванны острого соуса, называется TRPV1). Этот белок немного похож на белки хеморецепторов, которые обсуждались ранее, только он вплетается в мембрану, проходя через нее не семь раз, как другие хеморецепторы, а шесть. Однако главное отличие в том, что у TRP нет двух концов, расположенных внутри и снаружи клетки, как у обонятельного рецептора, и он для своего функционирования создает в мембране канал с шестью трансмембранными доменами.

Этот канал активируют высокая температура, низкий pH (кислая среда) и небольшие молекулы вроде капсаицина. Аллилизотиоционат – органическое вещество, входящее в состав острой горчицы и васаби, – также участвует в активации. Каждый из этих факторов раздражает кожу и открывает канал так, что образующееся отверстие может затем регулировать внеклеточную концентрацию Ca++ и Na+ (и их внутриклеточные эквиваленты). Не вдаваясь слишком глубоко в нейрохимию, можно сказать, что эта химическая регуляция влияет на регуляцию напряжения и лежит в основе потенциала действия, который затем посылает информацию в мозг через нервную систему. В случае с Кемре Кандаром капсаицин попал в каналы TRPV1 и широко открыл их, заставляя клетку перемещать ионы Ca++ туда-сюда, чтобы регулировать концентрацию этой молекулы. Это вызвало регуляцию напряжения в клетке, которая затем передалась через нервную систему Кандара в виде потенциала действия к мозгу, и реакцией мозга было чувство боли. Чем глубже блогер погружался в адскую смесь, тем больше его клеток открывали свои каналы TRPV1 и тем больше потенциала действия устремлялось к его мозгу, чтобы вызвать болевую реакцию. И да, он осознал, что весь горит, потому что каналы TRPV1 передали и это сообщение в мозг. В этой красной слизи невозможно разглядеть, как Кемре Кандар потел, но он наверняка делал это, и весьма обильно, потому как хорошо известно, что физиологической реакцией на перевозбуждение каналов TRPV1 капсаицином становится потоотделение. Чувство боли в данном конкретном случае было вызвано глупым пристрастием парня к экстриму, а ведь болевая реакция – это защита организма: встречаются прискорбные случаи, когда потеря ощущения боли приводит к пагубным последствиям.

В 2006 году ученых-медиков заинтересовал поразительный случай: при обследовании у шести детей из Пакистана обнаружили очень странные многочисленные травмы – зажившие и свежие. Не все дети были родственниками: трое были из одной семьи, двое – из другой, один – из третьей. При получении всех этих травм дети ни разу не пожаловались на боль. У некоторых не было кончиков языков – они откусили их в раннем детстве, даже не пикнув. Старшие дети научились притворяться, что им больно, если их травмы выглядели особенно ужасно. Почти у каждого была как минимум одна конечность со сросшимся переломом, о котором родители даже не подозревали. Эти удивительные дети просто не чувствовали боли. А ведь они ощущали прикосновения, реагировали на температуру и боялись щекотки. Ученые предположили, что все же корень проблемы зарыт в семье. А так как дети не воспринимали только боль, появилась гипотеза, что у них не функционирует рецептор определенного вида. По семейному анамнезу и образцам ДНК родственников Джеймс Кокс и его коллеги смогли сопоставить потерю болевого рецептора с определенной локацией на хромосоме 2. Затем они клонировали большую часть области генома, где было локализовано поражение, и исследовали ее на наличие генов, которые могут быть связаны с неврологической функцией в целом и болевым восприятием в частности. Они сосредоточились на гене под названием SCN9A, который кодирует натриевый канал в нервной системе, и правильно сделали. Когда Кокс и его коллеги изучили ген SCN9A у всех шести детей, они обнаружили не одну-единственную мутацию, ответственную за отсутствие боли, а целых три разных генетических изменения в трех разных семьях, продуцировавших усеченные гены. Эти гены были фактически нефункциональны и приводили к отсутствию функциональных натриевых каналов болевого рецептора у детей.

За десятилетие, прошедшее после этого исследования, была проделана большая работа по генетике болевых рецепторов у человека. Нарушение нормального восприятия боли и передачи ее в мозг оказалось чрезвычайно сложным явлением. При аномальном восприятии боли нарушаются многие функции клеток, включая пути, участвующие в регуляции серотонина, эстрогена, ГАМК, глутамина и катехоламина. Кроме того, в развитии участвуют факторы роста и другие важные белки. Создается впечатление, что существует много типов боли, которые опосредованы различными хеморецептивными и ионными канальными механизмами.

7. Где я? Пределы слуха и равновесия человека