Strona głównaEdukacjaMedyczny Nobel 2021: za odkrycie receptorów temperatury i dotyku

Medyczny Nobel 2021: za odkrycie receptorów temperatury i dotyku

Laureatami medycznego Nobla 2021 zostali David Julius i Ardem Patapoutian: za odkrycie receptorów temperatury i dotyku.
Medyczny Nobel 2021: za odkrycie receptorów temperatury i dotyku [fot. NoblePrize]
Jak czytamy w uzasadnieniu przyznania nagrody, nasza zdolność odczuwania ciepła, zimna oraz dotyku jest konieczna do przetrwania i stanowi podstawę interakcji z otoczeniem. W codziennym życiu odczucia wydają się oczywiste, ale co odpowiada za impulsy nerwowe, które umożliwiają dostrzeżenie temperaturę i ciśnienia? Na to pytanie odpowiedzieli tegoroczni laureaci Nagrody Nobla.

David Julius wykorzystał kapsaicynę, związek odpowiedzialny za ostry smak papryczek chili, który wywołuje uczucie pieczenia, aby zidentyfikować reagujący na ciepło sensor znajdujący się w zakończeniach nerwowych skóry. Ardem Patapoutian wykorzystał komórki wrażliwe na nacisk, dzięki czemu odkrył nową grupę sensorów, które reagują na bodźce mechaniczne w skórze i narządach wewnętrznych. Umożliwiło to badania, które doprowadziły poprawy wzrostu zrozumienia, w jaki sposób ludzki układ nerwowy wyczuwa ciepło, zimno oraz bodźce mechaniczne. Nagrodzeni wskazali brakujące ogniwa w pojmowaniu interakcji między naszymi zmysłami oraz środowiskiem.

Mechanizmy leżące u podstaw postrzegania zmysłowego były analizowane od tysięcy lat, na przykład, zastanawiano się, jak światło jest dostrzegane przez oczy, jak fale dźwiękowe oddziałują na wewnętrzne części uszu czy jak różne substancje oddziałujące na receptory w nosie i ustach, wywołują zapach i smak. Są też takie aspekty odbierania otoczenia, jak np. chodzenie boso po trawniku w upalny letni dzień - odczuwamy wówczas ciepło słońca, podmuch wiatru, czy dotyk trawy pod stopami. Te wrażenia są niezbywalne, byśmy mogli dostosowywać się do ciągle zmieniającego się otoczenia.

W XVII wieku Kartezjusz sądził, że istnieją połączenia między częściami skóry i mózgiem. Sądził, że od części skóry dotykającej czegoś do mózgu przechodzi mechaniczny sygnał. Później odkryto wyspecjalizowane neurony czuciowe, które rejestrują zmiany w naszym środowisku. W 1944 medycznym Noblem nagrodzono Josepha Erlangera i Herberta Gassera za odkrycie różnych typów nerwów czuciowych reagujących na odmienne bodźce, m. in. bolesny i niebolesny dotyk. Obecnie wiadomo, że komórki nerwowe są wysoce wyspecjalizowane w wykrywaniu i przekazywaniu różnorakich impulsów, pozwalając na szczegółowe postrzeganie otoczenia, np. zdolność wykrywania różnic w fakturze powierzchni dotykanej palcami czy zdolność rozpoznawania i przyjemnego i nadmiernego, czyli bolesnego ciepła.

Przed odkryciami Davida Juliusa i Ardema Patapoutiana nie rozumieliśmy jednak, w jaki sposób temperatura oraz bodźce mechaniczne są przekształcane w impulsy elektryczne w układzie nerwowym.

W latach 90-tych David Julius z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco przeanalizował, jak zawarta w kapsaicyna wywołuje uczucie pieczenia. Wiadomo już, że związek aktywuje komórki nerwowe wywołujące odczucie bólu, tylko nie było jasne, jak to dokładnie to zachodzi. Julius wraz z zespołem stworzył bazę milionów fragmentów DNA odpowiadających genom, które ulegają ekspresji w neuronach czuciowych reagujących na , ciepło i . Jak uznał, ta baza z dużym prawdopodobieństwem zawierała fragment DNA kodujący białko zdolne do reagowania na kapsaicynę. Wreszcie udało mu się zidentyfikować pojedynczy gen uwrażliwiający komórki na kapsaicynę. Dalsze eksperymenty pokazały, że wspomniany gen kodował nowe białko kanału jonowego, któremu nadano nazwę TRPV1. Julius odkrył receptor wyczuwający ciepło aktywowany w temperaturach uznawanych za bolesne.

Odkrycie TRPV1 było przełomowe i prowadziło do ujawnienia receptorów wykrywających temperaturę. Niezależnie od siebie David Julius i Ardem Patapoutian zastosowali też mentol do zidentyfikowania TRPM8, receptora aktywowanego przez zimno. Zidentyfikowano dodatkowe kanały jonowe związane z TRPV1 i TRPM8 i odkryto, że aktywują je różne temperatury.
Dalej badano też, jak bodźce mechaniczne są przekształcane przez zmysły dotyku. Wcześniej wykryto czujniki mechaniczne w bakteriach, ale u kręgowców proces ten nie był znany. Zdobyciem tej wiedzy zajął się Ardem Patapoutian, pracujący w Scripps Research w La Jolla w Kalifornii.

Patapoutian i jego współpracownicy odkryli linię komórkową emitującą mierzalny sygnał elektryczny, kiedy nakłuwano pojedyncze komórki. Po serii eksperymentów wykryli gen odpowiedzialny za wrażliwość na bodźce mechaniczne - jest to kanał jonowy, który nazwano Piezo1 (od greckiego piesi, oznaczającego nacisk. Następnie odkryto drugi odpowiedzialny za to gen - Piezo2, niezbędny dla zmysłu dotyku.

Wiedza uzyskana dzięki jest wykorzystywana do opracowywania metod leczenia wielu różnych chorób, w tym przewlekłego bólu.

Na podstawie:

Zobacz także

 

 

 

Skomentuj artykuł:

Komentarze mogą dodawać wyłącznie osoby zalogowane.
Jesteś niezalogowany: zaloguj się / zarejestruj się




Publikowane komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników serwisu. Senior.pl nie ponosi odpowiedzialności za treść opinii. Komentarze niezgodne z prawem i Regulaminem serwisu będą usuwane.

Artykuły promowane

Najnowsze w dziale

Polecane na Facebooku

Najnowsze na forum

Warto zobaczyć

  • Poradnik-zdrowia.pl
  • Hospicja.pl
  • Aktywni 50+
  • Umierać po ludzku
  • Oferty pracy