ГЕНЕТИКА БОЛИ. О ТЕХ, КОМУ НЕ БОЛЬНО.

Почему члены одной итальянской семьи не чувствуют боль?

Не так давно мы рассказывали о том, какая боль самая мучительная по мнению экспертов и врачей, а также о том, что сила боли зависит от нашего восприятия (читайте на сайте). Однако, можно говорить и о генах, которые позволяют не чувствовать боль.  Сегодня расскажем – немного об феноменальном грызуне и немного об уникальных итальянцах.

1. Грызун, которому «не больно».

Начнем с животных и недавних исследований 2016 года. Например, особый вид грызунов — капские голые землекопы (еще их называют «победившими смерть») почти не чувствуют боли по той причине, что их ген, отвечающий за «включение» болевых рецепторов, отличается по своей структуре всего на одну букву от аналогичных генов человека и других млекопитающих. Представленное Cell Reports исследование Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка (Берлин, Германия) рассказывает об уникальном и крошечном млекопитающем, обитающем под землей (точнее под песками пустынь Африки), что заставляет его прикладывать массу усилий для пропитания и выживания. «У них самая низкая скорость метаболизма среди всех млекопитающих. Можно сказать, что эволюция отключила в их организме все, что не является критически важным для выживания, в том числе и «лишние» рецепторы на нейронах» — поясняет научный сотрудник направления молекулярной физиологии соматических ощущений Центра Gari К. Lewin. Еще в 70е годы ученые обнаружили, что эти зверюшки живут много дольше, чем подобные же миниатюрные существа (вес до 50 грамм), не подвержены раковым заболеваниям, практически не чувствуют боли и даже не реагируют на раздражение кожи кислотами.

Оставить без внимания подобный феномен ученые не могли, структура генов и связанных с ними белков, которые отвечают за распознавание раздражителей и передачу болевых сигналов – подверглась внимательному изучению. Как рассказывают ученые, тело человека и других животных становится гиперчувствительным к прикосновениям и другим раздражителям в том случае, если какая-то его часть испытывает боль. Это связано с тем, что система «распознавания боли» в нашем организме состоит из двух компонентов – генов и белков TRPV1 и TrkA. Первый ген непосредственно связан с распознаванием и передачей болевых ощущений в головной мозг. Как показали эксперименты, в рамках которых «землекопская» версия TRPV1 была пересажена в клетки мыши – этот ген не отличается от аналогичных у других грызунов. Ген TrkA является своеобразным ограничителем работы TRPV1, он отслеживает наличие вокруг клетки молекул гормона NGF, что является признаком воспаления и повреждении ткани. При появлении большого числа молекул NGF данный белок заставляет TRPV1 вести себя активнее, что усиливает болевые сигналы, посылаемые рецепторами нейронов в мозг. Выяснилось, что структура данного гена и белка у голых землекопов отличается от того, как они устроены у мышей и 26 видов других млекопитающих. Замена всего одной аминокислоты привела к тому, что TrkA крайне слабо усиливает активность TRPV1 при появлении признаков боли, так как для его включения требуется в 10 раз больше молекул гормона, чем для «нормальной» версии этого белка. Авторы работы считают именно это секретом нечувствительности землекопов к ожогам и в целом низким болевым ощущениям, которые они испытывают, что и было подтверждено экспериментами с «пересадками».

Обязательно надо добавить, что под эгидой биологов МГУ им. М.В. Ломоносова в 2016 году создана первая колония капских голых землекопов с целью их изучения. В своем интервью РИА Новости академик, директор НИИ Физико-Химической биологии имени А.Н. Белозерского Владимир Скулачев заявил, что «старение и смерть являются «бесполезной» для нас эволюционной программой, которую можно и нужно отключить», а долгоживущие грызуны помогут понять, как это сделать. Теория Августа Вейсмана основана на постулате, что смерть и старение — не случайные процессы дряхления тканей и смерти клеток, а четкая эволюционная программа, направленная на предоставление возможности новым организмам занять место старых. Землекопы, по мнению Скулачева, уникальны, им удалось «удалить» эту программу из своего генома в ходе эволюции благодаря трем факторам – необычайно длинной жизни, особой социальной структуре их семей и отсутствию естественных врагов, среди землекопов развилась неотения – образно выражаясь, землекопы «не взрослеют», сохраняя детские черты на протяжении всей своей жизни. По словам Скулачева, его группе удалось выделить 43 признака неотении в анатомии, биохимии и работе мозга землекопов, которые отсутствуют у крыс и других грызунов. Параллельно «с землекопами» работает лаборатория Вадима Гладышева в Гарвардском университете.

2. Семья, у которой «не болит».

А теперь поговорим о секрете итальянской семьи, не чувствующей боли, раскрытом в журнале Brain Journal of Neurology группой ученых, изучающих молекулярную ноцицепцию (физиологическую боль) из Wolfson Institute for Biomedical Research (Лондон, Велкобритания).

Некоторые члены изучаемой семьи (пожилая дама 78 лет, ее 2 дочери и ее 3 внука подростка) не чувствуют боль из-за мутаций в гене ZFHX2, отвечающем за сборку большинства компонентов рецепторов боли в нервных клетках. Представитель команды исследователей доктор James Cox рассказал в своем интервью, что даже в случае переломов конечностей указанные люди изначально ощущают лишь слабую боль, которая быстро проходит. Впервые об этой уникальной семье стало известно в 2008 году от итальянских врачей, которые поделились тем, что семейство нередко получает переломы, сильные ушибы и другие травмы рук или ног, но при этом не только не испытывает боли, но и продолжает действовать конечностями почти также свободно, как будто они не сломаны.

Удивительным и долгое время не понятным медикам и ученым было то, почему члены семьи не чувствовали боль, связанную с повреждением костей и мышц, но жаловались на головную боль и резь в кишечнике, а также на неприятные ощущения во время родов. Для того, чтобы выяснить причину этого феномена ученые расшифровали ДНК членов семьи и изучили структуру всех генов, связанных с болевыми ощущениями. Оказалось, что причиной отсутствия боли стала одиночная мутация в гене ZFHX2, который играет роль своеобразного регулятора чувствительности нервных клеток при реакции на различные болевые стимулы. Роль этого гена в работе «центра боли» в мозге вызвала интерес у ученых, они сначала полностью удалили его из ДНК мышей, а потом пересадили им «мутантную» версию ZFHX2. В результате грызуны почти полностью прекратили реагировать на тепло, ожоги, жгучие вещества и прочие болевые стимулы, поскольку поменялась работа 16 других генов, активностью которых управляет ZFHX2.

Данное открытие сможет помочь ученым создать препараты, подавляющие этот ген и временно «отключающие» боль. Что касается итальянской семьи, то ученые предложили ее членам пройти обратную процедуру и вернуть чувство боли, но те ответили категорическим отказом.

Источник: Cell Reports / Hypofunctional TrkA Accounts for the Absence of Pain Sensitization in the African Naked Mole-Rat

Brain / A novel human pain insensitivity disorder caused by a point mutation in ZFHX2

РИА / Ученые выяснили, почему голые землекопы не чувствуют боли

РИА / Голые землекопы станут ключом к бессмертию человека, считает биолог

РИА / Генетики раскрыли секрет семьи из Италии, не чувствующей боли