Исследователи обнаружили новый ионный канал Elkin1, который, по-видимому, имеет решающее значение для сенсорного восприятия. Это открытие знаменует собой значительный прогресс в понимании молекулярной основы осязания.
Это открытие дополняет известную роль Piezo2, предполагая наличие сложной системы, в которой оба ионных канала работают вместе, преобразуя механические стимулы в электрические сигналы для мозга.
Эксперименты с генетически модифицированными мышами, лишенными Elkin1, показали заметное снижение сенсорной чувствительности, в то время как исследования сенсорных нейронов человека предполагают важность Elkin1 и для человеческого восприятия прикосновения. Этот прорыв не только углубляет наше понимание сенсорной науки, но и открывает новые возможности для лечения хронической боли, воздействуя на Elkin1.
Каждое объятие, каждое рукопожатие, каждое ловкое действие требует тактильного восприятия. Поэтому очень важно понять молекулярную основу осязания.
«До сих пор мы знали, что ионный канал — Piezo2 — необходим для восприятия прикосновения, но было ясно, что этот белок сам по себе не может объяснить всю полноту ощущения прикосновения», — комментирует профессор Гэри Левин (Gary Lewin) из Лаборатория Центра Макса Дельбрюка (Lab at the Max Delbrück Center).
Более 20 лет Левин с соавторами изучали молекулярную основу ощущения осязания. Ученые обнаружили новый ионный канал под названием Elkin1, который играет жизненно важную роль в восприятии прикосновения.
Это лишь второй ионный канал, участвующий в сенсорном восприятии. Вполне вероятно, что белок непосредственно участвует в преобразовании механического стимула, например легкого прикосновения, в электрический сигнал. Когда присутствует Elkin1, рецепторы кожи могут передавать сигналы прикосновения по нервным волокнам в центральную нервную систему и мозг.
Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Science.
Команда Левина наткнулась на Elkin1 несколько лет назад, исследуя клеточную линию злокачественной меланомы. Исследователи обнаружили, что этот белок необходим для восприятия механических сил этими очень подвижными раковыми клетками.
«Теперь мы хотели определить, играет ли тот же белок роль в ощущении прикосновения», — добавляет Левин.
Исследователи вывели генетически модифицированных мышей, у которых отсутствовал ген Elkin1. Затем провели простые поведенческие эксперименты, в ходе которых слегка прикасались ватным тампоном к задним лапам грызунов.
«Обычно нормальные мыши реагируют на ватный тампон в 90% случаев», — объясняет Левин. «Напротив, мыши, лишенные Elkin1, реагировали только в половине случаев, что указывает на нечувствительность к прикосновению».
Важно отметить, что реакция грызунов на немеханические раздражители, такие как температура, не пострадала.
На нейрональном уровне доктор Сампурна Чакрабарти (Sampurna Chakrabarti), ученый из команды Левина, использовал метод патч-клампа для записи электрической активности сенсорных нейронов в ответ на протыкание нейрональной мембраны.
«Около половины нейронов у генетически модифицированных мышей, лишенных Elkin1, не реагировали на механические стимулы, и передача сигнала не происходила», — комментирует Чакрабарти.
Дальнейшие эксперименты подтвердили, что не было никаких сигналов, передаваемых от рецептора нейрона, оканчивающегося на коже, на первом этапе пути сигналов от кожи к спинному и головному мозгу.
Кроме того, их австралийские коллеги в лаборатории профессора Миреллы Доттори (Mirella Dottori) из Университета Вуллонгонга (University of Wollongong) проверили, необходим ли Elkin1 для сенсорной трансдукции в сенсорных нейронах человека, выращенных в чашке Петри из стволовых клеток. Их результаты также убедительно свидетельствуют о том, что Elkin1 может играть важную роль в восприятии человеческого прикосновения.
Исследователи предполагают, что во время нормальной передачи сигнала Elkin1 и Piezo2 играют одну и ту же роль в восприятии прикосновения. Они также обнаружили доказательства того, что Elkin1 может играть роль в передаче болезненных механических стимулов.
«Если это подтвердится, мы не только идентифицируем второй ионный канал, играющий незаменимую роль в нормальном восприятии прикосновения, но и новую потенциальную мишень для лечения хронической боли», — заключает Левин.
