کانال درگیر در احساس درد نیز می تواند آن را سرکوب کند

درد خوبه این روش بدن برای جلوگیری از آسیب رساندن حیوان به خود یا تکرار یک اشتباه خطرناک است. اما گاهی اوقات این احساس ناتوان کننده می تواند مانع ایجاد شود. بنابراین تکامل راه‌هایی ابداع کرده است که تحت شرایط خاص این واکنش را کاهش دهد.

محققان دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا مسیری را در مگس‌های میوه شناسایی کردند که احساس درد ناشی از گرما را کاهش می‌دهد. قابل توجه است که تنها یک نورون در هر طرف مغز حیوان، پاسخ را کنترل می کند. علاوه بر این، مولکولی که مسئول سرکوب این حس در مگس‌های بالغ است، در لارو مگس نقش عکس دارد. نتایج شگفت انگیز در ظاهر می شود زیست شناسی کنونی.

مغز مگس میوه حدود یک میلیون برابر کمتر از مغز ما نورون دارد. کریگ مونتل، نویسنده ارشد، پروفسور داگان و پروفسور برجسته زیست شناسی مولکولی، سلولی و تکوینی گفت: «با این حال ما پیش بینی نمی کردیم که یک جفت نورون چنین نقش مهمی در سرکوب درد داشته باشد.

جیانگکو لیو، نویسنده اول، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه مونتل، می گوید: «ما آنها را «اپیون» یا نورون های اپی، برای الهه یونانی تسکین دهنده درد می نامیم.

نویسندگان به سرعت یک نکته را روشن می کنند. مونتل گفت: «درد یک تعبیر است. “یک ضربه محکم به پشت از یک هم تیمی پس از یک برد ممکن است احساس خوبی داشته باشد، اما نه از یک قلدر در زمین بازی. از آنجایی که ما نمی توانیم از مگس های میوه در مورد تفسیر آنها از دمای گرم بپرسیم، اصطلاح دقیق تر “درد” است. که به این موضوع اشاره دارد که چگونه بدن یک محرک بالقوه مضر را حس می کند و سپس اطلاعات را برای القای پاسخ اجتنابی ارسال می کند.”

به خوبی شناخته شده است که انسان ها می توانند در برخی شرایط درد را سرکوب کنند. با این حال، دانشمندان چیز زیادی در مورد سرکوب درد در مگس ها که اسب های کاری برای تحقیقات حسی هستند، نمی دانند. مونتل و آزمایشگاهش می خواستند تعیین کنند که آیا مگس ها چنین سیستمی دارند یا خیر، و اگر چنین است، نورون های درگیر را پیدا کنند و مکانیسم آن را درک کنند.

محققان بر روی درد در پاسخ به گرما تمرکز کردند. آنها ابتدا به راهی برای اندازه گیری واکنش حیوانات به دمای گرم نیاز داشتند. آنها مگس ها را روی یک بشقاب داغ قرار دادند و تعداد آنها را که در عرض 10 ثانیه پریدند اندازه گرفتند. تقریباً تمام مگس ها بین 38 تا 44 درجه سانتی گراد (تقریباً 100 درجه فارنهایت تا 111 درجه فارنهایت) پریدند. اکنون تیم تصمیم گرفت تا ببیند آیا می‌توانند نورون‌هایی را شناسایی کنند که تنفر آنها را نسبت به دمای بالا سرکوب می‌کنند و پاسخ پرش را کاهش می‌دهند.

مکان یابی نورون ها

نویسندگان تعجب کردند که آیا نورون‌های درگیر در سرکوب درد حرارتی ممکن است نوروپپتید خاصی را بیان کنند. نوروپپتیدها کمی شبیه انتقال دهنده های عصبی هستند، با این تفاوت که انتقال دهنده های عصبی بین نورون های مجاور واسطه هستند، در حالی که نوروپپتیدها می توانند اثر سیستمیک تری داشته باشند. در نتیجه بر بسیاری از رفتارها تأثیر می گذارند. مجموعه های مختلف نورون تمایل به بیان نوروپپتیدهای مختلف دارند. لیو، مونتل و همکارانشان از بخش‌های DNA که بیان 35 ژن نوروپپتیدی مختلف را کنترل می‌کنند برای تحریک بیان پروتئینی که نورون‌ها را فعال می‌کند، استفاده کردند.

از بین 35 گروه مختلف نورون، یکی به وضوح تمایل مگس ها به پریدن از صفحه داغ را کاهش داد. این نورون ها نوروپپتید AstC را تولید می کنند که مربوط به ترکیب پستاندارانی است که به سرکوب درد در انسان کمک می کند.

سپس محققان ژن کد کننده یک کانال حساس به نور را در این گروه از نورون ها بیان کردند. این به آنها امکان داد تا نورون ها را با استفاده از نور فعال کنند. همانطور که انتظار می رفت، تحریک این نورون ها تمایل مگس ها به پریدن از صفحه داغ را کاهش داد.

سپس نویسندگان از بخشی از DNA که بیان AstC را کنترل می کند برای کنترل ژنی برای پروتئین فلورسنت سبز استفاده کردند. حالا بالاخره می توانستند ببینند کدام نورون ها فعال می شوند. در آن زمان بود که آنها متوجه شدند که تحریک تنها یک نورون در هر طرف مغز (نرون های Epi) پاسخ درد را سرکوب می کند.

پیدا کردن ماشه

هنگامی که تیم نورون‌هایی را که مسئول سرکوب درد حرارتی هستند، یافتند، کنجکاو شدند که آیا نورون‌های Epi خودشان به گرما حساس هستند یا سیگنالی از برخی نورون‌های دیگر دریافت می‌کنند.

محققان ژنی را بیان کردند که پروتئینی را کد می کند که وقتی یون های کلسیم به نورون های Epi سرازیر می شود فلورسانس می شود. آنها دریافتند که با افزایش دما، سطح کلسیم افزایش می یابد، حتی زمانی که از یک ماده شیمیایی برای جلوگیری از ارتباط بین نورون ها استفاده می کردند. این یافته ها نشان داد که نورون های Epi به طور مستقیم دمای بالا را حس می کنند.

محققان دریافتند که یک کانال یونی خاص در غشای سلولی نورون های Epi مسئول تشخیص گرما است. این کانال که Painless نام دارد، از خانواده کانال های TRP است. کانال‌های TRP نقش‌های گسترده‌ای در حس، از جمله احساس دما دارند. در واقع، Painless برای درد حرارتی در لارو مگس نیز مورد نیاز است. مونتل گفت: “بنابراین Painless می تواند نقش های متضادی در پاسخ به گرمای مضر داشته باشد.” “در برخی از نورون‌ها، کانال برای فرار حیوان از دمای گرم مورد نیاز است، در حالی که در نورون‌های Epi، بدون درد برای سرکوب درد مورد نیاز است. این یک پیچش جالب و شگفت‌انگیز است.”

مونتل افزود: “طبق اطلاع من، این اولین بار است که یک کانال TRP گرمای مضر را حس می کند نه برای القای واکنش درد، بلکه برای سرکوب آن.”

برای یادآوری: نویسندگان دریافتند که مکانیزمی برای سرکوب درد حرارتی در مگس ها وجود دارد و آنها متوجه شدند که توسط یک جفت نورون به نام نورون های Epi واسطه می شود. آنها همچنین دریافتند که نورون های Epi مستقیماً به گرما پاسخ می دهند و این توانایی به یک کانال TRP شناخته شده قبلی به نام Painless بستگی دارد که در واقع می تواند باعث ایجاد درد در لارو مگس شود. این تیم همچنین دریافت که گرما نورون های Epi را مستقیماً فعال می کند و باعث آزاد شدن نوروپپتید AstC می شود. این ترکیب سپس به گیرنده AstC-R1 در سایر نورون‌ها متصل می‌شود که مربوط به گیرنده‌های شبه افیونی پستانداران است.

این تیم قصد دارد مسیرهای درگیر در این پاسخ ضد درد را بیشتر بررسی کند. به عنوان مثال، آنها امیدوارند که بتوانند نورون هایی را که در پایین دست نورون هایی که AstC-R1 را بیان می کنند، شناسایی کنند. کار آنها این سوال را مطرح می کند که آیا یک کانال TRP فعال شده با حرارت ممکن است درد در پستانداران را نیز سرکوب کند. اگر چنین باشد، مونتل گمان می‌کند که در اندام‌های بدن ما یافت می‌شود تا مغز، زیرا پستانداران برخلاف مگس‌های میوه، دمای داخلی ثابتی دارند.