Капские голые землекопы, грызуны, победившие 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, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Reports.

Капский голый землекоп (Heterocephalus glaber)"Эти животные живут под землей в пустынях, и им приходится прикладывать массу усилий для того, чтобы добыть пищу. 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", — заявил Гэри Льюин (Gari Lewin) из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Берлине (Германия).

Голый землекоп (Heterocephalus glaber) — уникальное млекопитающее, обладающее множеством удивительных свойств. Этот безволосый подземный грызун размером с мышь и весом 30-50 граммов обитает в восточной Африке. В 1970-е годы ученые обнаружили, что эти существа живут необычайно долго для своего размера и не подвержены раковым заболеваниям. Кроме того, землекопы практически не чувствуют боли и не реагируют на раздражение кожи кислотами.

Капский голый землекоп (Heterocephalus glaber)Дельбрюк и его коллеги поняли, почему землекопы почти не ощущают боли, изучив структуру тех генов и связанных с ними белков, которые отвечают за распознавание раздражителей и передачу болевых сигналов.

Как рассказывают ученые, тело человека и других животных становится гиперчувствительным к прикосновениям, теплу 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 мозг, и он, как показали опыты научной команды Дельбрюка, в рамках которых ученые пересадили "землекопскую" версию TRPV1 в клетки мыши, не отличается от того, как выглядит и как он устроен от аналогичной части ДНК других грызунов.

В свою очередь, ген TrkA является своеобразным ограничителем работы TRPV1. Он следит за наличием в окрестностях клетки молекул гормона NGF, свидетельствующего о начале воспаления и повреждении ткани. При появлении большого числа молекул NGF данный белок заставляет TRPV1 вести себя активнее, что усиливает болевые сигналы, которые нейроны с этими рецепторами посылают в мозг животного.

Как оказалось, структура данного гена и белка у голых землекопов ненамного, но отличается от того, как он устроен у мышей и 26 других видов 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. Это, как считают авторы статьи, и является секретом того, почему землекопы не чувствуют ожогов и слабо ощущают боль в целом.

Подобное предположение нашло подтверждение в экспериментах – когда Дельбрюк и его коллеги "пересадили" в клетки мышей ту версию гена TrkA, которой обладают землекопы, они тоже стали нечувствительными к боли. Схожие опыты по пересадке TrkA и других генов в организм живых мышей, как надеются авторы статьи, помогут нам раскрыть и другие секреты землекопов, в том числе и их долголетие.

Источник: РИА Новости

Ученые проанализировали то, как сине-зеленые бактерии ощущают свет и движутся к нему, и пришли к выводу, что эти микробы используют те же принципы для работы своего зрения,  что и глаза многоклеточных существ, говорится в статье, опубликованной в журнале eLife.

Бактериальный глаз"То, что микробы реагируют на свет, является одним из самых древнейших научных открытий. И то, что мы показали, что бактерии являются оптическими объектами, является очевидной вещью, если смотреть на это открытие задним числом, однако до этих опытов мы никогда не думали об этом. И никто другой не замечал этого, несмотря на 340 лет опытов с бактериями", — заявил Конрад Мулине (Conrad Moulineaux) из университета королевы Марии в Лондоне (Великобритания).

Мулине и его коллеги пришли к выводу, что бактерии обладают своеобразными "глазами", наблюдая за тем, как сине-зеленые цианобактерии из рода Synechocystis, живущие в пресноводных озерах и реках, реагировали на лучи света.

До этих опытов ученые считали, что бактерии движутся в сторону источника света фактически "наощупь" – предполагалось, что они ощущают малейшие различия в освещенности разных частей своей оболочки и двигают себя в ту сторону, где света больше.

Авторы статьи проверили, так ли это на самом деле, освещая одиночных микробов при помощи специальных ламп, позволявших им  крайне гибко управлять градиентом освещенности и задавать особые световые узоры, способные обманывать зрение микроба.

К удивлению ученых, бактерии никак не реагировали на перепады в уровне освещенности, если источник света был скрыт от них – в таком случае они двигались случайным образом, а не скапливались в самом светлом участке чашке Петри, где обитали Synechocystis.

С другой стороны, когда ученые имитировали Солнце, освещая чашку при помощи обычного светильника, чей луч был направлен под почти прямым углом к поверхности, в таком случае микробы действительно двигались в сторону "светила". Это означает, что микробы напрямую видят свет.

Подобное загадочное поведение заинтриговало исследователей, и они попытались узнать, как микроб воспринимает свет,  изучив оптические свойства его оболочки и прочих частей клетки, наполнив Synechocystis молекулами флуоресцентного белка, светящегося при облучении ультрафиолетом.

Как оказалось, оболочка Synechocystis представляет собой полупрозрачную линзу, которая фокусирует проходящий через нее свет на противоположной стенке бактерии, где находится ряд молекул фотопигментов. Фактически, это превращает микроб в миниатюрный глаз, способный видеть источники света и видеть грубые контуры предметов и крупных препятствий в среде обитания, заключает Мулине.

Источник: РИА Новости

Эксперименты на мышах показали, что представители сильного и слабого пола ощущают боль совершенно разными группами нервных клеток, что ставит под сомнение все лабораторные опыты по созданию лекарств от хронической боли, заявляют нейрофизиологи в статье в журнале Nature Neuroscience.

"Другие исследования показали, что мужчины и женщины обладают разной восприимчивостью к болевым ощущениям и что женщины более подвержены хронической боли, но мы всегда считали, что эти сигналы идут по одним и тем же нейронам и обрабатываются одинаковым образом", — рассказывает Джеффри Могил (Jeffrey Mogil) из университета Макгилла в Монреале (Канада).

Могил и его коллеги уже несколько лет изучают различия в восприятии чувства боли между мужчинами и женщинами. К примеру, в прошлом году они выяснили, что представители слабого и сильного пола воспринимают хроническую боль по-разному: к примеру, она лишает женщин и самок мышей желания заняться сексом, тогда как мужчины и самцы не испытывают подобных проблем.

В своем новом исследовании группа Могила пошла дальше и попыталась раскрыть механизмы, управляющие передачей сигналов о боли, и понять, почему даже легкие касания воспаленных тканей или кожи вызывают сильные неприятные ощущения.

Как объясняют ученые, нейрофизиологи достаточно давно подозревают, что в этом задействованы так называемые клетки микроглии – особые вспомогательные тельца, своеобразный иммунный щит нервной ткани. Изучая предыдущие наработки в этой области, Могил и его коллеги обратили внимание на то, что все опыты, посвященные микроглии, проводились на самцах.

Памятуя о своих предыдущих открытиях, авторы статьи приобрели равное количество мышей-самцов и самок, повредили у них седалищный нерв, вызвав тем самым хроническую боль, и проследили за тем, как будут вести себя грызуны, если в их тело ввести вещества, блокирующие работу микроглии.

Результаты этого эксперимента были очень наглядными – после ввода лекарства боль у самцов, судя по их движениям по клетке, была сильно уменьшена или даже полностью исчезла, тогда как самки вообще не реагировали на блокираторы микроглии. Даже когда ученые удалили эти клетки из нервной ткани при помощи токсинов или полностью отключили их при помощи генетических методов, самки продолжали чувствовать боль.

Это означает, что особи мужского и женского пола воспринимают и обрабатывают сигналы боли при помощи разных наборов нервных клеток и их "помощников". Обезболивающие, которые сегодня разрабатываются в ходе опытов с участием самцов, могут вообще не работать для женщин из-за этих различий в работе "нейронов боли". Поэтому, как считает Могил, биологи должны пересмотреть все результаты экспериментов и провести их заново с учетом различий между полами.

Источник: РИА Новости

Хотя мы и представляем себе в общих чертах, как работают чувствительные нейроны, многое в этой области остаётся неясным. Известно, что за разные раздражители отвечают особые специализированные клетки, но как именно эти клетки отличают, например, сильное воздействие от слабого?

Сенсорные нейроны (фото MizzCrizpy)Результаты экспериментов, проведённых в Медицинском центре Университета Дьюка (США), отвечают на этот вопрос, хотя и не полностью. Исследователи работали с личинками дрозофил. Изучая поведение личинок в ответ на раздражение и сопоставляя поведенческие реакции с возбуждением чувствительных нейронов, они обнаружили следующие особенности. Сенсорные сигналы от механорецепторов у личинок передают две группы нейронов, снабжённые множеством отростков-дендритов. Если эти нейроны выключались генетическими методами, насекомые переставали реагировать на прикосновение, если включались — чувство осязания к личинкам возвращалось.

Главной особенностью этих нейронов были микровыросты на поверхности мембраны, или филоподии. Они работают как антенны, воспринимая раздражение из окружающей среды. И количество филоподий прямо соответствовало чувствительности нейрона: если микровыростов было много, нейрон чувствовал самое слабое прикосновение, если число филоподий было невелико, к рецептору нужно было приложить большую силу. При этом никакой корреляции между длиной микровыростов и чувствительностью нейрона обнаружить не удалось.

Логично было бы предположить, что чем больше таких выростов у нейрона, тем больше мембранных ионных каналов работают на то, чтобы фиксировать раздражение, — и, соответственно, чувствительность нейронов будет зависеть от генов, которые отвечают за эти каналы. Так оно и оказалось: генетический анализ подтвердил, что гены, кодирующие белки некоторых семейств ионных каналов, напрямую контролируют осязательную чувствительность личинок дрозофил. Список этих генов исследователи приводят в своей статье в Current Biology.

Хотя механизмы осязания у насекомых и у млекопитающих могут довольно существенно различаться, некоторые признаки, как полагают исследователи, у них общие. В этом смысле опыты с дрозофилами показывают, в каком направлении следует «рыть» при изучении осязания у людей. Возможно, это поможет понять природу некоторых неврологических расстройств, связанных с гиперчувствительностью к боли или, наоборот, с очень малой чувствительностью к механическому раздражению.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА