Как нервные клетки реагируют на тепло

Знание того, как клетки обнаруживают температуру и прикосновение на молекулярном уровне, помогает понять преобразование этих стимулов в нервные сигналы. Это помогает нам воспринимать окружающий мир и взаимодействовать с ним.

Нервные сигналы предупреждают мозг 

Ученый Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) Дэвид Джулиус, чтобы выяснить, как нервные клетки обнаруживают тепло, использовал капсаицин. Этот компонент перца чили активирует тепловые рецепторы.

Ученые под руководством Джулиуса взяли ДНК генов, активных в сенсорных клетках, и добавили фрагменты ДНК к клеткам, которые были нечувствительны к капсаицину. Из тысяч фрагментов ДНК они в конечном итоге выделили один белок под названием TRPV1, который может сделать клетки восприимчивыми к капсаицину.

При столкновении с повышенными температурами TRPV1 открывается. Это позволяет положительно заряженным ионам кальция (CA2+) запускать электрические нервные сигналы в мозг, чтобы предупредить об ощущении тепла.

Почему белок меняет форму 

Аналогичное открытие сделали ученые исследовательского цента Scripps Research. Они идентифицировали аналогичный белок TRPM8, который реагирует на холод. 

Эксперты также обнаружили два сенсорных рецептора, которые действуют как ионные каналы — молекулярные ворота: они контролируют поток заряженных атомов в клетку или из нее. Тактильные органы, клетки Меркеля, связанные с нейронами, локализуются на кончиках пальцев и в других сенсорных точках.

Большие пьезо-белки, состоящие из 2500 аминокислот, образуют новый класс ионных каналов, которые открываются в ответ на механическое давление.

Пьезопротеин имеет три лопасти в форме пропеллера, которые изгибаются, создавая форму чаши вокруг ионопроводящей поры. При применении тактильного стимула белок меняет форму; изогнутые лопасти сплющиваются и открывают центральную пору, позволяя клеткам Меркеля CA2+ течь к нервному волокну. Затем сенсорные нейроны посылают электрический нервный сигнал в спинной и головной мозг.

Знание это, по мнению исследователей, поможет разработать новые методы лечения широкого спектра заболеваний, включая хроническую боль.