Bol je dobar. To je način tela da spreči životinju da sama sebi ne povredi ili ponovi opasnu grešku. Ali ponekad iscrpljujući osećaj može postati smetnja. Dakle, evolucija je osmislila načine da smanji taj odgovor pod određenim okolnostima.
Istraživači sa UC Santa Barbara identifikovali su put u voćnim mušicama koji smanjuje osećaj bola od toplote. Zanimljivo je da samo jedan neuron sa svake strane mozga životinje kontroliše odgovor. Štaviše, molekul odgovoran za suzbijanje ovog osećaja kod odraslih muva ima suprotnu ulogu u larvama muva. Iznenađujući rezultati pojavljuju se u Current Biology.
Mozak voćne mušice ima oko milion puta manje neurona od našeg. „Ipak, nismo očekivali da će jedan par neurona imati tako važnu ulogu u suzbijanju bola“, rekao je stariji autor Kreg Montel, profesor Dugana i istaknuti profesor molekularne, ćelijske i razvojne biologije.
„Zovemo ih ‘Epione’ ili Epi neuroni, za grčku boginju umirivanja bola“, rekao je prvi autor Jiangku Liu, postdoktorski saradnik u laboratoriji Montell.
Autori brzo razjašnjavaju poentu. „Bol je tumačenje“, rekao je Montell. „Izdržljiv udarac saigrača po leđima nakon pobede mogao bi da se oseća odlično, ali ne i od siledžije na igralištu. Pošto ne možemo pitati voćne mušice o njihovoj interpretaciji visokih temperatura, tačniji izraz je ‘nocicepcija’, što se odnosi na to kako telo oseća potencijalno štetan stimulans, a zatim prenosi informacije da izazove odgovor izbegavanja.“
Poznato je da ljudi mogu da potisnu bol u nekim situacijama. Međutim, naučnici ne znaju mnogo o suzbijanju nocicepcije kod muva, koje su radni konj za senzorna istraživanja. Montell i njegova laboratorija želeli su da utvrde da li muve imaju takav sistem, i ako da, lociraju uključene neurone i razumeju mehanizam.
Istraživači su se fokusirali na nocicepciju kao odgovor na toplotu. Prvo im je bio potreban način da izmere kako su životinje reagovale na visoke temperature. Postavili su muve na ringlu i izmerili broj koji je skočio u roku od 10 sekundi. Skoro sve muve su skočile između 38°C i 44°C (otprilike 100°F do 111°F). Sada je tim krenuo da vidi da li mogu da identifikuju neurone koji potiskuju njihovu averziju prema visokim temperaturama i smanjuju reakciju skoka.
Autori su se pitali da li neuroni uključeni u suzbijanje termalnog bola mogu da eksprimiraju određeni neuropeptid. Neuropeptidi su pomalo slični neurotransmiterima, osim što neurotransmiteri posreduju između susednih neurona, dok neuropeptidi mogu imati sistemskiji efekat. Kao rezultat toga, utiču na mnoga ponašanja. Različiti skupovi neurona imaju tendenciju da eksprimiraju različite neuropeptide. Liu, Montell i njihovi koautori koristili su DNK segmente koji kontrolišu ekspresiju 35 različitih neuropeptidnih gena da bi pokrenuli ekspresiju proteina koji aktivira neurone.
Od 35 različitih grupa neurona, jedna je jasno smanjila sklonost muva da skaču sa grejne ploče. Ovi neuroni proizvode neuropeptid AstC, koji je povezan sa jedinjenjem sisara koje doprinosi supresiji bola kod ljudi.
Istraživači su zatim izrazili gen koji kodira kanal osetljiv na svetlost u ovoj grupi neurona. To im je omogućilo da aktiviraju neurone pomoću svetlosti. Kao što se i očekivalo, stimulacija ovih neurona smanjila je sklonost muva da skaču sa grejne ploče.
Autori su zatim koristili deo DNK koji kontroliše ekspresiju AstC da umesto toga kontrolišu gen za zeleni fluorescentni protein. Sada su konačno mogli da vide koji neuroni se aktiviraju. Tada su otkrili da pokretanje samo jednog neurona sa svake strane mozga (Epi neuroni) potiskuje nociceptivni odgovor.
Kada je tim otkrio neurone odgovorne za suzbijanje termalnog bola, bili su znatiželjni da li su Epi neuroni sami termoosetljivi ili primaju signal od nekih drugih neurona.
Istraživači su izrazili gen koji kodira protein koji bi fluorescirao kada bi joni kalcijuma preplavili Epi neurone. Otkrili su da se nivoi kalcijuma povećavaju kako je temperatura rasla, čak i kada su koristili hemikaliju da blokiraju komunikaciju između neurona. Ovi nalazi su pokazali da su Epi neuroni direktno osetili visoku temperaturu.
Istraživači su utvrdili da je specifičan jonski kanal u ćelijskoj membrani Epi neurona odgovoran za otkrivanje toplote. Ovaj kanal, nazvan Bezbolan, član je TRP porodice kanala. TRP kanali imaju široku ulogu u senzaciji, uključujući temperaturni osećaj. U stvari, bezbolan je takođe potreban za termičku nocicepciju kod larvi muva. „Dakle, Bezbolni mogu imati suprotne uloge u odgovoru na štetnu toplotu“, rekao je Montell. „U nekim neuronima, kanal je neophodan da bi životinja pobegla od vrućih temperatura, dok je kod Epi neurona, bezbolan potreban za suzbijanje nocicepcije. To je zanimljiv i iznenađujući obrt.“
„Ovo je prvi put, koliko ja znam, da je otkriveno da TRP kanal oseća štetnu toplotu ne da izazove nociceptivni odgovor, već da ga potisne“, dodao je Montel.
Da rezimiramo: autori su otkrili da postoji mehanizam za suzbijanje termalne nocicepcije kod muva, i otkrili su da je posredovan jednim parom neurona, zvanim Epi neuroni. Takođe su otkrili da Epi neuroni reaguju direktno na toplotu i da ova sposobnost zavisi od prethodno poznatog TRP kanala koji se zove Bezbolan, koji zapravo može da izazove nocicepciju kod larvi muva. Tim je takođe otkrio da toplota direktno aktivira Epi neurone, uzrokujući da otpuštaju neuropeptid AstC. Ovo jedinjenje se zatim vezuje za AstC-R1 receptor u drugim neuronima koji su povezani sa opiodnim receptorima sisara.
Tim planira da dalje istraži puteve uključene u ovaj odgovor protiv nocicepcije. Na primer, nadaju se da će identifikovati neurone koji funkcionišu nizvodno od onih koji eksprimiraju AstC-R1. Njihov rad postavlja pitanje da li termički aktivirani TRP kanal može potisnuti i nocicepciju kod sisara. Ako je tako, Montell sumnja da bi se to nalazilo u našim ekstremitetima, a ne u mozgu, pošto sisari održavaju konstantnu unutrašnju temperaturu, za razliku od voćnih mušica.
