Laureaci Nagrody Nobla wykorzystali papryczki chili do zbadania, jak odczuwamy ból

Laureaci Nagrody Nobla 2021 w dziedzinie fizjologii lub medycyny odpowiedzieli na fundamentalne pytanie o to, jak nasze ciała reagują na temperaturę i dotyk za pomocą papryczek chili.

Odbiorcy, dr David Julius i dr Ardem Patapoutian, pracowali niezależnie od siebie, aby zbadać, w jaki sposób temperatura i bodźce są przekształcane w impulsy elektryczne w układzie nerwowym. Ich odkrycia zidentyfikowały dwa specyficzne białka odpowiedzialne za interpretację przez organizm ekstremalnie wysokich lub niskich temperatur jako bolesnych oraz dwa geny odpowiedzialne za wyczuwanie dotyku i nacisku.

Według komitetu Nobla, przed swoimi odkryciami naukowcy zrozumieli, że różne rodzaje włókien nerwów czuciowych reagują na różne bodźce, takie jak bolesny i niebolesny dotyk. Nie było jednak jasne, które geny i białka generują te odpowiedzi.

„Te przełomowe odkrycia zapoczątkowały intensywne działania badawcze prowadzące do szybkiego wzrostu zrozumienia, w jaki sposób nasz układ nerwowy wyczuwa ciepło, zimno i bodźce mechaniczne” – napisał komitet w komunikacie prasowym. „Laureaci zidentyfikowali krytyczne brakujące ogniwa w naszym rozumieniu złożonej interakcji między naszymi zmysłami a środowiskiem”.

Odkrycie naukowe dzięki papryce chili

Julius zbadał, w jaki sposób kapsaicyna, aktywny związek chemiczny papryczek chili, wywołuje reakcję bólową. Dzięki intensywnym eksperymentom laboratoryjnym Julius i jego zespół zidentyfikowali pojedynczy gen, który uwrażliwia komórki na kapsaicynę. Następnie odkryli, że gen ten koduje nowe białko, nazwane TRPV1, które było odpowiedzialne za interpretację przez organizm ciepła jako bolesnego.

Odpowiednio Julius i Patapoutian zidentyfikowali dodatkowe białko, TRPM8, które jest odpowiedzialne za interpretację niskich temperatur przez nasz organizm jako bolesnych.

Patapoutian zidentyfikował również receptor aktywowany przez nacisk lub dotyk. Użył maleńkiego narzędzia do szturchania, aby zidentyfikować dwa geny, które zostały bezpośrednio aktywowane przez nacisk.

Te geny są teraz nazywane Piezo1 i Piezo2, od greckiego słowa oznaczającego ciśnienie (píesh; píesi).

Jakie są rzeczywiste implikacje tych ustaleń?

Odkrycia Juliusa i Patapoutiana rzucają światło na sposób, w jaki nasz układ nerwowy wykrywa dotyk i temperaturę. Przyszłe badania mogą wykorzystać te odkrycia do opracowania metod leczenia takich stanów, jak przewlekły ból.

Ich praca może również stanowić podstawę do opracowania bezpieczniejszych alternatyw dla opioidowych środków przeciwbólowych, które mogą być stosowane w leczeniu przewlekłego bólu, ale mogą również prowadzić do zaburzeń związanych z używaniem substancji u niektórych osób.

Nowe odkrycia mogą mieć również konsekwencje dla lekarzy pracujących z pacjentami z przewlekłym COVID, z których wielu zgłasza zaniedbania medyczne lub błędną diagnozę.

David Paterson, DPhil, prezes Towarzystwa Fizjologicznego, pogratulował zwycięzcom i powiedział, że ich odkrycia stanowią przykład przełomowej pracy w fizjologii.

„Jak wyczuwamy temperaturę, dotyk i ruch, to tylko niektóre z wielkich pytań dla ludzkości. Te badania rzucają światło na to, jak wyczuwamy i wchodzimy w interakcję z otaczającym nas środowiskiem” – powiedział Paterson w komunikacie prasowym. „Będzie to niezbędne do opracowania metod leczenia przewlekłego bólu i innych stanów chorobowych”.