Kada se signali bola prenose duž nervnog sistema, proteini koji se nazivaju kalcijumski kanali igraju ključnu ulogu. Istraživači sa Univerziteta Linkoping u Švedskoj sada su utvrdili tačnu lokaciju specifičnog kalcijumovog kanala, fino podešavajući jačinu signala bola. Ovo znanje se može koristiti za razvoj lekova za hronični bol koji su efikasniji i imaju manje neželjenih efekata.
Senzacije bola i druge informacije uglavnom se prenose kroz naš nervni sistem kao električni signali. Ipak, u odlučujućim trenucima, ove informacije se pretvaraju u biohemijske signale, u obliku specifičnih molekula. Da bi razvili buduće lekove protiv bola, istraživači moraju razumeti detalje o tome šta se dešava na molekularnom nivou kada se signali bola pretvaraju iz jednog oblika u drugi.
Kada električni signal dođe do kraja jedne nervne ćelije, pretvara se u biohemijski signal, u obliku kalcijuma. Zauzvrat, povećanje kalcijuma pokreće oslobađanje signalnih molekula zvanih neurotransmiteri.
Ovaj biohemijski signal prima sledeća nervna ćelija, koja pretvara signal nazad u električnu energiju. Duž ovog lanca prenosa informacija u nervnom sistemu, jedna klasa proteina je od posebnog značaja: kalcijumski kanali osetljivi na napon. Ovi kanali su poput molekularnih mašina koje osećaju električne signale, a zatim se otvaraju kako bi omogućili da kalcijum teče u nervnu ćeliju.
U trenutnoj studiji, istraživači sa Univerziteta Linkoping fokusirali su se na specifičnu vrstu kalcijumskog kanala pod nazivom CaV2.2, koji je uključen u prenos signala bola. U stvari, ovi kanali su aktivniji tokom hroničnog bola. Oni se specifično nalaze na krajevima senzornih nervnih ćelija.
Lekovi koji prigušuju njihovu aktivnost smanjuju komunikaciju signala bola od senzornih nervnih ćelija do mozga. Takvi lekovi postoje, ali postoji kvaka: lek koji potpuno blokira CaV2.2 ima tako ozbiljne neželjene efekte da ga treba davati direktno u kičmenu tečnost. Lekovi koji smanjuju broj CaV2.2, poput gabapentina, ne smanjuju hronični bol veoma efikasno.
Druga klasa lekova koji koriste prirodni mehanizam za smanjenje sposobnosti CaV2.2 da reaguje na signalizaciju bola su opioidni lekovi, poput morfijuma i heroina. Iako su veoma efikasni u blokiranju bola, oni takođe izazivaju zavisnost i mogu izazvati razornu zavisnost.
„Kalcijumski kanali su veoma atraktivne mete lekova za lečenje bolova, ali današnja rešenja su neadekvatna“, kaže Antonios Pantazis, vanredni profesor na Odeljenju za biomedicinske i kliničke nauke na Univerzitetu Linkoping, koji je vodio studiju objavljenu u časopisu Science Advances. Rad je naslovljen „Naponski zavisna regulacija G-proteina CaV2.2 (N-tip) kanala“.
Istraživači su proučavali mehanizam kojim opioidi smanjuju aktivnost CaV2.2. Odavno je poznato da opioidi oslobađaju molekule zvane G proteini, koji se direktno vezuju za kalcijumove kanale i čine ih „nevoljnim“ da se otvore. Ali kako se ovo dešava?
„Kao da signalizacija G-proteina uzrokuje da kanal treba više ‘ubeđivanja’ – u smislu jačih električnih signala – da se otvori. U našoj studiji opisujemo na molekularnom nivou kako se to radi“, kaže Pantazis.
U kalcijum kanalu se nalaze četiri takozvana senzora napona koji detektuju električne nervne impulse. Kada je napon dovoljno visok, senzori napona se pomeraju i otvaraju kanal, tako da kalcijum može da teče kroz njega. Istraživači su koristili sićušne molekule koji emituju svetlost da otkriju kako se ovi senzori napona kreću kao odgovor na električne signale.
Otkrili su da G-proteini utiču na funkciju specifičnih senzora napona, ali ne i na druge, što ih čini „nevoljnijim“ da osete električne signale.
„Naše otkriće ukazuje na veoma specifičan deo velikog kalcijumovog kanala koji lekovi sledeće generacije mogu da ciljaju da obezbede olakšanje bola na sličan način kao opioidi. Umesto da potpuno blokiraju kalcijumske kanale, što je manje rafinisana metoda, budući lekovi mogu biti dizajniran da fino podesi aktivnost kalcijumovih kanala u signalizaciji bola“, kaže Pantazis.
Nadamo se da će budući lekovi dizajnirani da utiču na kalcijumski kanal CaV2.2 imati bolji efekat ublažavanja bolova i manje neželjenih efekata.
