Tyrėjai atranda baltymą, kuris nupjauna nervų galus ir reguliuoja jautrumą skausmui

Tyrėjai atranda baltymą, kuris nupjauna nervų galus ir reguliuoja jautrumą skausmui

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Kaip medžių viršūnės, siekiančios aukštai į dangų, kad pajustų saulės šviesą, mūsų jutimo neuronai, kurių vaidmuo yra rinkti informaciją apie tai, kas vyksta kūne ir aplink jį, auga ilgus, sudėtingus plėtinius, žinomus kaip aksonai. Šie pratęsimai pasklinda po visą kūną, perteikdami įvairius pojūčius, reaguodami į skirtingus dirgiklius. Bet kas yra nuolatinis sodininkas, užtikrinantis, kad šie prieaugliai laikui bėgant neišaugtų?

Tyrime, paskelbtame m Ląstelių ataskaitosProf. Avrahamas Yaronas ir jo komanda Weizmanno mokslo instituto Biomolekulinių mokslų ir Molekulinės neurologijos departamentuose atrado reguliuojantį baltymą, atsakingą už nervų galūnėlių sutvarkymą. Tyrimo išvados, kurios atskleidžia mechanizmus, reguliuojančius mūsų jautrumą skausmui, gali padėti sukurti naujus lėtinio skausmo valdymo metodus.

Jutimo neuronų ląstelių kūnai yra pasodinti šalia stuburo ir, kad tinkamai atliktų savo darbą, kiekvienas iš jų augina po aksoną, kuris susidaręs dalijasi į dvi dalis: Viena šaka auga centrinės nervų sistemos kryptimi, o kitas apima įvairias kūno dalis.

Šie aksonai gali būti neįtikėtinai ilgi; ilgiausias iš jų driekiasi nuo stuburo pagrindo iki kojų pirštų. Pasiekę išorinius odos sluoksnius, jie dar labiau skyla į sudėtingas „medžių viršūnes“, kurios stebi šilumą, skausmą, prisilietimus ir kitus dirgiklius.

2013 m. atliktame tyrime Yarono tyrimų grupė išsiaiškino, kad vienas iš ląstelės skeleto reguliuojančių baltymų, žinomas kaip Kif2a, reikalingas aksonams genėti vystantis pelių embrionų nervų sistemai, ir kad šio baltymo nebuvimas sukuria perteklių. aksonai embrioniniame odos audinyje.

Naujajame tyrime mokslininko Swagata Dey vadovaujama komanda ištyrė, kas atsitinka suaugusioms pelėms. Pirmiausia mokslininkai sprendė didelį iššūkį: pelės negali išgyventi be geno, koduojančio šį reguliuojantį baltymą, todėl mokslininkams teko genetiškai modifikuoti pelę, kurioje Kif2a genas nutildytas tik jutiminiuose neuronuose.

Naudodami šias genetiškai modifikuotas peles, mokslininkai išsiaiškino, kad Kif2a baltymas ir toliau veikia kaip sodininkas net ir po gimimo, ir jie parodė, kad jo nebuvimas lemia „piktžolių“ augimą: kiekvienas iš tėvų aksonas suskyla į daugiau dukterinių šakų.

Mokslininkai nustatė, kad mėnesio amžiaus pelių, kurioms trūko Kif2a koduojančio geno, odoje šiek tiek padidėjo aksonų tankis; po trijų mėnesių padėtis pablogėjo. Mokslininkai padarė išvadą, kad baltymų aktyvumas per visą gyvenimą vaidina svarbų vaidmenį jutiminiuose neuronuose ir kad baltymo nebuvimo pasekmės tampa vis akivaizdesnės su amžiumi.

Bet ar baltymų nebuvimas turi įtakos jautrumui dirgikliams ir skausmui? „Pirmąjį mėnesį po gimimo pelės neatskleidė padidėjusio jautrumo dirgikliams įvairiuose mūsų atliktuose eksperimentuose, nepaisant nedidelio jutimo aksonų tankio padidėjimo jų odoje“, – aiškina Yaron.

„Tačiau po trijų mėnesių jie parodė padidėjusį jautrumą skausmui ir karščiui, o jų reakcijos į šiuos dirgiklius intensyvumas padidėjo, kaip ir šio atsako trukmė, o jautrumas prisilietimui išliko nepakitęs.”

Norėdami ištirti, ar šis padidėjęs jautrumas skausmui buvo susijęs su struktūriniais aksonų galūnių pokyčiais, Dey ir kolegos suvienijo jėgas su Jeruzalės hebrajų universiteto mokslininkais – prof. Aleksandras Binštokas ir daktaras Omeras Barkai, jo laboratorijos tyrinėtojas, sukūrę kompiuterinį modelį, imituojantį ryšį tarp struktūrinių pokyčių ir nervų veiklos.

Modelis rodo, kad mutantų pelių aksonų galūnių struktūros pokyčiai gali paaiškinti tiek intensyvesnį atsaką į dirgiklius, tiek ilgesnį to atsako laiką.

Skausmas dabar, vėliau palengvėjimas

Norėdami patvirtinti savo išvadas, mokslininkai genetiškai modifikavo peles, kuriose reguliuojamojo baltymo nebuvo tik tuose sensoriniuose neuronuose, kurie išreiškia receptorių, kurie, kaip žinoma, dalyvauja skausmo jutime: kapsaicino receptorius, tas pats junginys, kuris suteikia čili pipirams šilumą. Kai šie neuronai buvo suaktyvinti, pelėms buvo padidėjęs jautrumas ir jos elgėsi taip, kad rodė padidėjusį skausmo lygį.

Tačiau labiausiai stebinantis atradimas įvyko praėjus šešiems mėnesiams po gimimo: nors aksonų galūnių tankis išliko didelis, padidėjęs jautrumas skausmui išnyko. „Dauguma tyrėjų, su kuriais konsultavomės, nesuprato, kodėl po šešių mėnesių vėl tiriame peles“, – sako Yaron.

„Tačiau galiausiai šis pakartotinis tyrimas atskleidė, kad ilgainiui organizmas įjungia protingą kompensacinį mechanizmą, skirtą suvaldyti pernelyg gausias aksonų galūnes odoje, sumažindamas jų jautrumą.

Kad suprastų, kaip veikia šis kompensacinis mechanizmas, mokslininkai sekvenavo RNR pasiuntinių molekules iš įvairaus amžiaus pelių sensorinių neuronų ir nubrėžė įvairių genų ekspresijos lygių pokyčius. Jie išsiaiškino, kad pelėms sulaukus šešių mėnesių, sumažėjo kelių baltymų, vaidinančių pagrindinį vaidmenį perduodant skausmo pojūčius, ekspresija. Naudodami kompiuterinį modelį, jie parodė, kad šių raiškos lygių pokyčių pakanka kompensuoti padidėjusį jautrumą, kurį sukelia aksonų galūnių perteklius.

„Nors reguliuojančio baltymo nutildymas padidina skausmo jautrumą trumpuoju laikotarpiu, gali būti, kad dėl kompensacinio mechanizmo ilgainiui šis jautrumas gali sumažėti“, – aiškina Yaron.

„Mes atradome savotišką „ekspozicijos terapiją”, pagal kurią ilgalaikis skausmo poveikis sukelia desensibilizaciją skausmą sukeliančiam dirgikliui. Geresnis šio kompensavimo mechanizmo supratimas gali palengvinti būsimus tyrimus, kurių tikslas – padėti žmonėms, kenčiantiems nuo lėtinis skausmas“.

Taip pat tyrime dalyvavo dr. Irena Gokhman, Sapir Suissa ir dr. Andrew Kovalenko iš Weizmanno Biomolekulinių mokslų ir Molekulinių neurologijos skyrių; Dr. Rebecca Haffner-Krausz iš Weizmann veterinarinių išteklių skyriaus; ir dr. Noa Wigoda, dr. Ester Feldmesser ir dr. Shifra Ben-Dor iš Weizmanno gyvosios gamtos mokslų pagrindinių įrenginių skyriaus.