Jatkaa:Tutkijat löysivät hedelmäkärpäsistä uuden kivun vaimennusreitin, jota säätelevät vain kaksi hermosolua nimeltä "Epione" tai "Epi". On huomattava, että molekyylillä, joka ohjaa tätä prosessia aikuisilla, on käänteinen rooli toukissa.
Tällä uraauurtavalla ymmärryksellä kivun tukahduttamisesta tai "nosiceptionista" voi olla laajempia vaikutuksia ihmisen kivunhallintaan.
Tärkeimmät faktat:
- Tutkijat löysivät yhden hermosoluparin, nimeltään Epi-neuroneja, jotka hallitsevat hedelmäkärpästen kivun vaimennusta.
- Aikuisten kärpästen kipua vaimentavalla molekyylillä on päinvastainen rooli toukissa.
- Epi-neuronit havaitsevat suoraan korkeita lämpötiloja käyttämällä erityistä ionikanavaa nimeltä "kivuton".
Lähde:U.C. Santa Barbara
Kipu on hyvästä. Se on kehon tapa estää eläintä vahingoittamasta itseään tai toistamasta vaarallista virhettä. Mutta joskus heikentävä tunne voi olla tiellä. Joten evoluutio on kehittänyt tapoja hidastaa tätä vastetta tietyissä olosuhteissa.
UC Santa Barbaran tutkijat tunnistivat hedelmäkärpäsissä polun, joka vähentää lämmön aiheuttamaa kipua. On huomattava, että vain yksi neuroni eläimen aivojen kummallakin puolella hallitsee vastetta. Lisäksi molekyylillä, joka vastaa tämän tunteen tukahduttamisesta aikuisissa kärpäsissä, on päinvastainen rooli kärpäsen toukissa.
Yllättävät tulokset näkyvätNykyinen biologia.
Hedelmäkärpäsen aivoissa on noin miljoona kertaa vähemmän hermosoluja kuin meidän. "Emme kuitenkaan odottaneet, että yhdellä hermosoluparilla olisi niin tärkeä rooli kivun tukahduttamisessa", sanoi vanhempi kirjailija Craig Montell, Dugganin professori ja molekyyli-, solu- ja kehitysbiologian arvostettu professori.
"Kutsumme niitä "Epione"- tai Epi-neuroneiksi kreikkalaisen kivun rauhoittavan jumalattaren vuoksi", sanoi ensimmäinen kirjailija Jiangqu Liu, tutkijatohtori Montell-laboratoriossa.
Kirjoittajat selventävät asiaa nopeasti. "Kipu on tulkinta", Montell sanoi.
”Kova lyöminen selkään joukkuetoverilta voiton jälkeen saattaa tuntua hyvältä, mutta ei leikkikentällä kiusaajalta. Koska emme voi kysyä hedelmäkärpäsiltä heidän tulkintaansa kuumista lämpötiloista, tarkempi termi on "nosiception", joka viittaa siihen, kuinka keho havaitsee mahdollisesti haitallisen ärsykkeen ja välittää sitten tiedon välttääkseen vasteen.
Tiedetään, että ihmiset voivat tukahduttaa kipua joissakin tilanteissa. Tiedemiehet eivät kuitenkaan tiedä paljoakaan nosiseption tukahduttamisesta kärpäsissä, jotka ovat aistitutkimuksen työhevosia. Montell ja hänen laboratorionsa halusivat selvittää, onko kärpäsillä tällainen järjestelmä, ja jos on, paikantaa mukana olevat neuronit ja ymmärtää mekanismin.
Tutkijat keskittyivät nosiceptioniin vasteena kuumuudelle. He tarvitsivat ensin tavan mitata, kuinka eläimet reagoivat korkeisiin lämpötiloihin. He asettivat kärpäset keittolevylle ja mittasivat luvun, joka hyppäsi pois 10 sekunnissa.
Melkein kaikki kärpäset hyppäsivät välillä 38° - 44° Celsius (noin 100° - 111° Fahrenheit). Nyt tiimi päätti löytää hermosoluja, jotka estävät heidän vastenmielisyytensä korkeita lämpötiloja kohtaan ja vähentävät hyppyvastetta.
Kirjoittajat ihmettelivät, ilmentävätkö termisen kivun tukahduttamiseen osallistuvat neuronit tiettyä neuropeptidiä. Neuropeptidit ovat vähän kuin välittäjäaineita, paitsi että välittäjäaineet välittävät vierekkäisiä hermosoluja, kun taas neuropeptideillä voi olla systeemisempi vaikutus.
Tämän seurauksena ne vaikuttavat moneen käyttäytymiseen. Erilaiset neuronijoukot pyrkivät ilmentämään erilaisia neuropeptidejä. Liu, Montell ja heidän kirjoittajansa käyttivät DNA-segmenttejä, jotka säätelevät 35 erilaisen neuropeptidigeenin ilmentymistä, ohjaamaan hermosoluja aktivoivan proteiinin ilmentymistä.
35 eri neuroniryhmästä yksi vähensi selvästi kärpästen taipumusta hypätä pois keittolevyltä. Nämä neuronit tuottavat neuropeptidiä AstC, joka on sukua nisäkäsyhdisteelle, joka edistää kivun tukahduttamista ihmisillä.
Sitten tutkijat ilmensivät geeniä, joka koodaa valoherkkää kanavaa tässä neuroniryhmässä. Tämä antoi heille mahdollisuuden aktivoida neuronit valolla. Kuten odotettiin, näiden hermosolujen stimulointi vähensi kärpästen taipumusta hypätä pois keittolevyltä.
Kirjoittajat käyttivät sen sijaan DNA:n osaa, joka säätelee AstC:n ilmentymistä vihreän fluoresoivan proteiinin geenin säätelyyn. Nyt he saattoivat vihdoin nähdä, mitkä neuronit aktivoituivat. Sitten he havaitsivat, että vain yhden hermosolun laukaiseminen aivojen kummallakin puolella (Epi-neuronit) tukahdutti nosiseptiivisen vasteen.
Kun ryhmä löysi hermosolut, jotka ovat vastuussa lämpökivun tukahduttamisesta, he olivat uteliaita näkemään, olivatko Epi-hermosolut itse lämpöherkkiä vai olivatko ne vastaanottaneet signaalin muilta hermosoluilta.
Tutkijat ilmensivät geeniä, joka koodaa proteiinia, joka fluoresoi, kun kalsiumioneja tulvii epineuroniin. He havaitsivat, että kalsiumtasot nousivat lämpötilojen noustessa, vaikka he käyttivät kemikaalia estämään neuronien välistä kommunikaatiota. Nämä havainnot osoittivat, että Epi-neuronit havaitsivat suoraan korkean lämpötilan.
Tutkijat päättelivät, että epineuronien solukalvossa oleva spesifinen ionikanava oli vastuussa lämmön havaitsemisesta. Tämä "Painless" -niminen kanava on TRP-kanavaperheen jäsen. TRP-kanavilla on laaja rooli aistimisessa, mukaan lukien lämpötilan tuntemisessa. Itse asiassa kivutonta tarvitaan myös kärpäsen toukkien lämpöhävitykseen.
"Niin kivuttomalla voi olla vastakkaisia rooleja vasteena haitalliseen kuumuuteen", Montell sanoi.
"Joissakin hermosoluissa kanavaa tarvitaan, jotta eläin pääsee pakoon korkeita lämpötiloja, kun taas Epi-hermosoluissa tarvitaan kivutonta nosiseption tukahduttamista. Se on mielenkiintoinen ja yllättävä käänne."
"Tämä on tietääkseni ensimmäinen kerta, kun TRP-kanava aistii haitallista lämpöä, ei nosiseptiivisen vasteen herättämiseksi, vaan sen tukahduttamiseksi", Montell lisäsi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kirjoittajat havaitsivat, että kärpäsissä on mekanismi, jolla tukahdutetaan terminen nosiseptio, ja he havaitsivat, että tätä välittää yksi neuronipari, nimeltään Epi-neuronit.
He havaitsivat myös, että epineuronit reagoivat suoraan lämpöön ja että tämä kyky riippuu aiemmin tunnetusta TRP-kanavasta, jota kutsutaan kivuttomaksi ja joka voi itse asiassa laukaista nosiseption kärpäsen toukissa.
Ryhmä havaitsi myös, että lämpö aktivoi suoraan epineuroneja, jolloin ne vapauttavat AstC-neuropeptidiä. Tämä yhdiste sitoutuu sitten AstC-R1-reseptoriin muissa neuroneissa, jotka ovat sukua nisäkkään opioidireseptoreille.
Ryhmä aikoo tutkia tarkemmin tähän anti-nociception-vasteeseen liittyviä reittejä. He esimerkiksi toivovat tunnistavansa neuronit, jotka toimivat alavirtaan AstC-R1:tä ilmentävistä neuroneista.
Heidän työnsä herättää kysymyksen siitä, voisiko termisesti aktivoitu TRP-kanava myös tukahduttaa nosiseption nisäkkäillä.
Jos näin on, Montell epäilee, että sitä löytyy raajoistamme eikä aivoista, koska nisäkkäät ylläpitävät jatkuvaa sisälämpötilaa, toisin kuin hedelmäkärpäset.
Tästä kipututkimusuutisesta
Tekijä:Harrison Tasoff
Lähde:U.C. Santa Barbara
Ottaa yhteyttä:Harrison Tasoff – UC Santa Barbara
Kuva:Otsikkokuva on kirjattu Neuroscience Newsille. Artikkelin kuva on UC Santa Barbaran ansiota
Alkuperäinen tutkimus:Avoin pääsy.
Craig Montell et al.: "Lämpönosiseption vaimennus riippuu lämpöä tunnistavista hermosoluista ja TRP-kanavasta aivoissa".Nykyinen biologia
Abstrakti
Lämpöhermoston helpotus riippuu lämpöherkistä hermosoluista ja TRP-kanavasta aivoissa
Kohokohdat
- Epi-hermosolut ovat aivoissa laskevia hermosoluja, jotka vaimentavat lämpöhermostoa
- Epi-hermosoluissa tarvitaan TRP-kanava (kivuton) terminen nosiseption tukahduttamiseksi
- Epi-neuronien aktivointi haitallisen lämmön vaikutuksesta riippuu kivuttomasta
- Allatostatiini C on epineuronien vapauttama neuropeptidi, joka vähentää nosiseptiota
Jatkaa
Vaarallisten lämpötilojen akuutti välttäminen on elintärkeää eläimille loukkaantumisen estämiseksi tai minimoimiseksi. Siksi pintareseptorit ovat kehittyneet antamaan neuroneille kyvyn aistia haitallista lämpöä, jotta eläimet voivat aloittaa pakokäyttäytymisen. Eläimet, mukaan lukien ihmiset, ovat kehittäneet luontaisia kivunvaimennusjärjestelmiä vähentääkseen nosiseptiota tietyissä olosuhteissa.
Tässä, käytäDrosophila melanogasterOlemme havainneet uuden mekanismin, jolla lämpönosiseptio tukahdutetaan. Tunnistamme yhden laskevan hermosolun kussakin pallonpuoliskossa, terminen nosiseption vaimentamisen keskuksen.
Nämä Epi-hermosolut Epionelle – rauhoittavan kivun jumalattarelle – ilmentävät nosiseptiota estävää neuropeptidiä Allatostatin C:tä (AstC), joka on sukua nisäkkään antinosiseptiiviselle peptidille, somatostatiinille. Epi-neuronit ovat suoria haitallisen lämmön antureita, ja aktivoituessaan ne vapauttavat AstC:n, mikä vähentää nosiseptiota.
Havaitsimme, että epineuronit ilmentävät myös lämpöaktivoitua TRP-kanavaa, kivuton (kipu) ja epineuronien lämpöaktivaatio ja sitä seuraava terminen nosiseption tukahduttaminen riippuvat kivusta.
Näin ollen vaikka TRP-kanavien tiedetään tunnistavan haitallisia lämpötiloja välttämiskäyttäytymisen edistämiseksi, tämä työ paljastaa TRP-kanavan ensimmäisen roolin haitallisten lämpötilojen havaitsemisessa, jonka tavoitteena on pikemminkin tukahduttaa kuin parantaa nosiseptiivista käyttäytymistä vasteena kuumille lämpöärsykkeille.