Боль может генерироваться в результате широкого спектра воздействий, однако исследования, проведенные учеными, показали, что все эти сигналы обрабатываются на удивление схожим образом. Горячая печь и острый перец сорта хабанеро вроде бы ничем не похожи, но на самом деле они провоцируют одну и ту же внутреннюю реакцию. Дело в том, что в организме есть рецепторы, которые реагируют на капсаицин – химическое соединение, содержащееся, в частности, в остром перце. Это вещество облегчает прохождение катионов, то есть частиц с положительным зарядом, через внешний слой клетки рецептора.
Оказавшись внутри, катионы, чаще всего представленные натрием и кальцием, с помощью своего заряда генерируют достаточное для активации клетки количество электрического тока. Так как речь идет о рецепторах боли, нервная система организма получает предупреждение о потенциально опасном раздражителе, например, тепле. До недавнего времени ученые не понимали, каким образом капсаицин вызывает описанную реакцию. В этой связи научный коллектив под руководством Дэвида Джулиуса попытался найти ген, отвечающий за чувствительность клеток к капсаицину. Поиск оказался успешным, причем выяснилось, что искомый ген дислоцируется только в сенсорных нейронах, реагирующих на тепло.
Затем исследователи проверили, как эти клетки реагируют на различные виды тепла. В ходе одного эксперимента они поместили небольшой кусочек ткани в чашку Петри, в которой находился раствор, нагретый до 65 градусов по Цельсию. Ещё один опыт подразумевал добавление в холодный раствор капсаицина. Обе разновидности тепла вызывали одну и ту же физиологическую реакцию, активируя подвергшиеся воздействию клетки. Было установлено, что работа этого механизма зависит от кальция. После тепловой обработки концентрация этого элемента в рецепторах увеличивалась на несколько секунд. Таким образом, оба вида воздействия генерировали ток в клетках, воспринимающих боль, чего не наблюдалось в других, контрольных органических частичках.
В результате этих экспериментов выяснилось, что капсаицин открывает канал, по которому кальций проходит вовнутрь и активирует рецепторы. Данный механизм запускается различными видами жара, но он включается не только от такого воздействия. Исследователи, работающие под руководством Ардема Патапутяна, установили, что катионные каналы могут задействоваться также в результате давления, например, если вы прищемите себе пальцы ящиком стола или дверью. В ходе своих экспериментов они «спрессовывали» отдельные клетки и обнаружили, что чем сильнее давление, тем больше в них генерируется тока. Как видим, механизм здесь тот же, что и при тепловом воздействии.
Ученые назвали ген, производящий реагирующие на давление ионные каналы, «пьезо». А затем его разновидности обнаружились чуть ли не во всех растениях и животных. У позвоночных, к коим имеют честь принадлежать и люди, есть два таких гена. Канал, производящийся Piezo1, предпочитает катионы на основе кальция и находится у мембраны, где он был бы полезнее всего. Piezo2 похож на своего порядкового предшественника, но работает быстрее. Ученые из группы Патапутяна пришли к выводу, что без последнего человек не смог бы отличить потенциально опасное воздействие от безвредного. Данное предположение было подтверждено с помощью опытов на мышах. Активация пьезо2-каналов у этих грызунов восстанавливала способность ощущать раздражители, в то время как при «выключенном» их состоянии животные не чувствовали боли.
Здесь у недальновидного читателя может возникнуть желание отключить навсегда свои пьезоканалы, чтобы больше никогда не знать боли. Однако надо понимать, что это ощущение чрезвычайно важно для благополучия человека. Пациенты с врожденной нечувствительностью к боли не реагируют на опасные раздражители и часто непреднамеренно причиняют себе непоправимый вред. Значительный процент этих людей не доживает даже до 25 лет.
С другой стороны, в человеческих популяциях немало людей, страдающих от гиперчувствительности (аллодинии). Это состояние, при котором мучения вызывают даже самые безобидные прикосновения. Ученые из команды Патапутяна считают, что воздействие на каналы Piezo2 является очень перспективным методом лечения этой болезни. Как бы то ни было, именно такие исследования позволяют понять, что такое боль, и как наиболее комфортно сосуществовать с ней.
