Белок с начёсом

Исследователи нашли белок, запускающий реакцию чесания на раздражение кожи

Похоже, что для ответа на кожный зуд в нервной системе есть своя собственная «выделенная линия». Если это так, то становится ясно, какие молекулы надо заблокировать, чтобы облегчить состояние при раздражении кожи.

Ученые из Национальных институтов здоровья США (NIH) провели серию экспериментов на грызунах, исследуя механизмы ощущения кожного зуда. Результаты работы опубликованы в понедельник в Science. Они выяснили, что мыши-мутанты без натрийуретического пептида B (NPPB) не реагируют на раздражающие кожу вещества. Их сородичи дикого типа после инъекции пептида в спинной мозг, наоборот, начинают интенсивно чесаться без какого-либо внешнего воздействия. Это исследование лишь начало пути поиска механизмов такого распространенного и порой доставляющего людям много неприятностей явления, считают авторы.

Причины для того, чтобы почесаться, часто вполне понятны: укус насекомого, прикосновение к небезобидному растению вроде крапивы, аллергическая реакция. Основанием для действия служит сигнал, поступающий от нейронов с рецепторными окончаниями в коже по цепочке «проводов» — отростков нервных клеток в центральную нервную систему. Здесь формируется ответная реакция на раздражитель, которая возвращается в виде нервного импульса, но уже другим нейронным маршрутом к тем органам и тканям, которые должны обеспечить ответ — почесывание.

Ученым из лаборатории сенсорной биологии NIH удалось имитировать кожный зуд и вызвать реакцию почесывания у мышей, не используя раздражающих кожу веществ.

Такая команда поступала по нейронным «проводам» из спинного мозга после инъекции в него NPPB.

До этого в нескольких исследованиях уже было показано, что ключевую роль в возникновении желания почесаться играет белок, сокращенно именуемый TRPV1. Этот белок расположен в клеточной мембране соматосенсорных нейронов и выполняет функцию катионного канала, пропускающего внутрь клетки ионы кальция. Но действует он не сам по себе, для его активации необходим фермент PLC3. Недавно были выполнены эксперименты, с помощью которых обнаружили, что, если в этих нейронах «выключить» TRPV1, это приводит к полной потере реакции на раздражающие кожу вещества, а также влияет на термочувствительность и восприятие боли.

С другой стороны, были получены совершенно не соотносящиеся с предыдущими данные о том, что важную роль в возникновении чувства кожного зуда играет пептид GRP. Генноинженерные мыши, не умеющие синтезировать рецептор этого белка, не реагировали на кожный зуд. Были высказаны предположения, что именно GRP является проводником сигнала к почесыванию.

Ранее в лаборатории Марка Хуна, руководителя данного исследования, создали мутантных мышей с инактивированным TRPV1 в нейронах.

Эти мыши не испытывали кожного зуда и были полностью невосприимчивы к боли и термическому раздражению.

Имея в своем распоряжении таких мутантов, ученые приступили к поиску сигнальных молекул, которые, как они предполагали, у мутантов отсутствовали. Сравнили все белки спинного мозга обычных и генноинженерных мышей. Среди кандидатов на роль посредника оказался NPPB. Белок обнаруживался в некоторых клетках ганглиев (скоплений нейронов) задних корешков спинного мозга у обычных мышей, но полностью исчезал у мутантных.

Ученые снова создали мышей-мутантов, на этот раз выведя из строя белок NPPB. У подопытных грызунов сохранились все осязательные, болевые и температурные кожные реакции, но полностью пропала восприимчивость к химическим раздражителям кожи. То есть реакция была очень избирательной. Исследователи укрепились в своем предположении, что NPPB — белок-посредник для передачи сигнала кожного зуда в спинной мозг.

Предположение они проверили экспериментально, сделав инъекцию NPPB в спинной мозг обычных мышей. Мыши начали чесаться без каких-либо внешних раздражителей.

Аналогичное поведение наблюдали и среди мутантных по NPPB мышей, которым была сделана подобная инъекция.

«Результаты нашей работы вызывают ощущение, что эти реакции очень жестко закреплены в нервной системе, у них есть свои биохимические эквиваленты и своя «выделенная» линия в мозге», — прокомментировал Марк Хун.

Не менее важным оказалось и то, что молекула, как выяснилось в ходе эксперимента, оказалась универсальным триггером, реагирующим на широкий спектр раздражающих кожу веществ.

Доказав, что белок NPPB выполняет роль посредника в передаче сигнала кожного зуда, ученые предположили, что рецептор этого белка удастся обнаружить «выше по течению», там, куда направляется этот сигнал, — в заднем роге спинного мозга. И действительно, некоторые нейроны заднего рога синтезируют рецепторы для NPPB. Их работу заблокировали токсином избирательного действия. В результате мыши опять стали нечувствительными к воздействию раздражающих кожу веществ. Другие сенсорные ощущения — осязание, боль, термочувствительность — у них полностью сохранялись.

Это еще раз подтвердило предположение об отдельном пути передачи сигнала кожного зуда.

Что касается GRP, то после нескольких экспериментов ученые пришли к выводу, что этот белок также участвует в передаче сигнала кожного зуда, но подключается на более поздних стадиях ответа на раздражение кожи.

«Мы сделали лишь три первых шага в исследовании пути передачи сигнала кожного зуда, — оценивает перспективы Марк Хун. — Сейчас стоит задача выяснить, каков этот путь у людей, какие молекулы в нем задействованы и можно ли их использовать в смягчении симптомов раздражения кожи при хронических заболеваниях».