Ključni receptorji za reflekse

V Stockholmu so danes razglasili letošnjega dobitnika Nobelove nagrade za področje fiziologije in medicine. Prejemnika sta ameriški fiziolog David Julius in libanonsko-ameriški molekularni biolog Ardem Patapoutian za odkritja receptorjev za temperaturo in dotik. 

Nagrajenci prejmejo telefonski klic le nekaj minut prej, preden javnost izve za njihova imena. Kot je povedal Thomas Perlmann, sta bila oba nagrajenca, s katerima je govoril le nekaj minut, presenečena in hkrati seveda zelo vesela. Kot je poudaril, sta odkrila eno od skrivnosti narave, kako delujejo naša čutila, zato so ju tudi nagradili. 



David Julius se je leta 1955 rodil v New Yorku v ZDA, doktoriral je na kalifornijski univerzi Berkeley. Zdaj je profesor na Univerzi v Kaliforniji San Francisco. Ardem Patapoutian pa je bil rojen leta 1967 v Bejrutu v Libanonu. Že v mladih letih se je preselil v Los Angeles v ZDA, kjer je doktoriral na kalifornijskem inštitutu za tehnologijo Calteh. Zdaj je raziskovalec pri raziskovalnem inštitutu Scripps. ​
 

Za nas nekaj samoumevnega 

Čutila za vročino, mraz in dotik, kar lahko vodi v prijetna občutja ali v bolečino, so za nas nekaj vsakdanjega. Ne sprašujemo se, kaj je tisto v našem telesu, zaradi česar to občutimo, sta se pa o tem spraševala letošnja Nobelova nagrajenca. »David Julius je uporabil kapsaicin, sestavino čilija, ki nam povzroča pekoče občutje, da je odkril senzorje v živčnih končičih v koži, ki se odzivajo na vročino. Ardem Patapoutian pa je odkril senzorje, ki se v koži in notranjih organih odzovejo na mehansko silo. Ti dve odkritji sta vodili v številne raziskave, zaradi katerih zdaj razumemo, kako deluje naš živčni sistem. Odkrila sta manjkajoči člen, da razumemo povezavo med našimi čutili in okoljem,« so v obrazložitvi zapisali pri Karolinskem inštitutu, ki odloča o nagrajencih.



Raziskovalci, med njimi tudi Nobelovi nagrajenci, so že pred desetletji razvozlali, kako specializirani so živčni končiči, da, denimo, prepoznajo teksturo, ki se je dotaknemo s prsti. A pred odkritji letošnjih nagrajencev, kot so pojasnili pri Nobelovem komiteju, niso razumeli, kako se temperatura in mehanski pritisk spremenita v električne impulze v našem živčnem sistemu.

Julius se je osredotočil na čilije oziroma na sestavino kapsaicin, o kateri so že potrdili, da povzroča bolečino. Odkril je ionski kanal, zaradi katerega so celice občutljive na to spojino, ta receptor je poimenoval TRPV1. V nadaljnjih raziskavah je ugotovil, da je pravzaprav odkril receptor za temperature, ki jih naše telo prepozna kot boleče. Nato sta Julius in Patapoutian s pomočjo mentola odkrila še TRPM8, receptor za mraz.

Kaj pa mehanska sila? Na to oziroma na receptorje zanjo se je osredotočil Patapoutian. Iskanje je bilo mukotrpno, a celice so dovolj dolgo dregali s mikropipeto, dokler niso odkrili mehanoobčutljivega gena našega telesa, ki so ga poimenovali Piezo1 (grška beseda za pritisk), so navedli v obrazložitvi. Sledilo je še odkritje gena Piezo2. Ta se je pokazal kot ključni pri občutku gibanja in položaja telesa, imenovanem propriocepcija. Tako Piezo1 kot Piezo 2 pa, kot so pojasnili pri Nobelovem komiteju, igrata vlogo pri nadzoru našega dihanja in mehurja. Njuna odkritja so vodila v razvoj številnih terapij in zdravil za bolezni, med drugim tudi proti kronični bolečini, so še utemeljili podelitev nagrade.

Takole je razglasitev spremljal nagrajenec Patapoutian.

Občutljivost na dotik in toploto

»Nagrajenca sta dobila nagrado za izjemno pomemben prispevek o delovanju termo- in mehanoreceptorjev. To je ionskih kanalov pri pretvarjanju mehanske energije ali termoenergije v električne dražljaje, ki jih prepoznajo možgani. Gre za podobne procese kot pri drugih čutilih, a so bili pri termo- in mehanorecepciji nadalje neznani. Več stoletij so se številni znanstveniki ukvarjali s tem, kje v koži se nahajajo celice, ki se odzivajo na te dražljaje,« je za Delo komentiral prof. dr. Andraž Stožer, dr. med., z Medicinske fakultete Univerze v Mariboru.

»Vloga teh receptorjev je izjemno pomembna pri kratkoročnih odzivih človeka, to so refleksi, kot je umik roke ob dotiku vroče pečice. Mehanorecepcija pa sodeluje pri številnih procesih o zavedanju samega telesa v okolju, kako so skrčene roke, s kakšno hitrostjo se premikamo, ali se nas je kdo dotaknil, ali prsti tipkajo po tipkovnici, kako se premika jezik, ko govorimo. Ti receptorji se povezujejo z motoriko in našim odzivom na okolje in interakcijo z drugimi ljudmi. Če gremo še nekoliko dlje, pa seveda lahko razmišljamo tudi o aplikacijah tega odkritja za terapije proti bolečini, čezmerne ali premajhne občutljivosti na termične ali mehanske stimulanse. Zaradi teh ionskih kanalov, ki sta jih odkrila nagrajenca, so lahko, denimo, zdravila precej bolj specifična,« je pojasnil in dodal, da bi lahko v prihodnosti vodilo tudi v genske terapije, saj obstajajo tudi prirojene okvare, da se nekateri redki posamezniki nepravilno odzivajo na mehanske ali termične dražljaje.

Dr. Stožer je kot ekstremen primer stanja izpostavil prirojeno neobčutljivost na bolečino: »Na prvi pogled bi človek pomislil, da je to nekaj dobrega, ker nas ne bo nikoli nič bolelo. A izkaže se, da ti ljudje umrejo mladi, saj ne čutijo zlomov, hudih opeklin, bolečin ob vnetjih. Takih bolnikov je nekaj deset na svetu. Se pa lahko pri precej pogostejših boleznih pojavi slabši občutek za dotik. Gre za kar nekaj bolezni sodobne dobe, na primer ukleščenje živca v zapestnem kanalu. Zmanjšana občutljivost se pojavi tudi pri tumorjih, ki se ovijejo okoli živcev.«



»Pri termorecepciji je zanimivo to, da lahko prevaramo te ionske kanale, ki jih je odkril Julius, z določenimi snovmi, občutek pa je enak, kot če bi se koža segrela ali ohladila. Tega se je Julius zelo dobro poslužil, saj je za raziskovanje uporabil kapsaicin v pekočih čilijih. Ta snov se veže na ionski kanal, ki se odziva na spremembo temperature. V resnici se temperatura ni zvišala, a možgani ne morejo ločiti, kaj je aktiviralo kanale, menijo le, da je v ustih ali na koži nekaj vročega. Mislim, da ta občutek vsi poznamo, ko naše telo meni, da je na ustnicah nekaj zelo vročega, če jemo pekoče čilije. Podobno je tudi pri kanalih za mraz, ki so občutljivi na mentol, ob katerem dobimo prijeten občutek hlajenja,« je še razložil profesor fiziologije.
 

Lani za odkritelje hepatitisa C

Lani so Nobelovo nagrado za medicino prejeli Američana Harvey J. Alter in Charles M. Rice ter Britanec Michael Houghton za odkritje virusa hepatitisa C. 

Nobelove nagrade podeljujejo že 120 let. Od 1901. leta so podelili 111 Nobelovih nagrad za medicino, skupno si jih je razdelilo 222 posameznikov, od tega 12 žensk. Alfred Nobel je določil, da nagrado podelijo znanstvenikom, ki so ključno pripomogli, da je življenje ljudi boljše in lažje.

V torek bo na vrsti razglasitev dobitnika nagrade za fiziko, v sredo za kemijo, v četrtek za književnost, v petek pa bo znan dobitnik nagrade za mir. Kot zadnjega bodo prihodnji ponedeljek razglasili nagrajenca za ekonomijo.