Чому нам боляче від гарячого і холодного?

На перший погляд у кубика льоду та гарячого металевого чайника немає нічого спільного. Але ці два об’єкти можуть завдавати біль. Дуже гарячий і сильний холод діють на шкіру людини вкрай неприємно – це ми знаємо ще з дитинства. Але вчені зовсім недавно дізналися, що мозок майже однаково сприймає ці температурні крайності.

Ми часто думаємо, що саме шкіра – і нерви, які в ній є, – безпосередньо відповідають за відчуття дотику, однак те, що біологи називають «соматосенсорною системою», насправді включає більш широкий спектр почуттів.

Серед них, звичайно, є дотик само по собі, тобто розпізнавання механічних подразників шкіри, але також проприоцепція, тобто здатність відчувати орієнтацію і положення тіла і ноціцепція, яка відповідає за здатність організму виявляти шкідливі подразники. Почуття болю – це відповідь організму на ноціцепцію.

Яким би не був больовий стимул – механічним, хімічним або термічним – ноціцепція спонукає нас позбутися його. Суньте руку у вогонь – і ви відчуєте печіння, яке змусить ваше тіло вийняти руку з вогню якомога швидше. Це не найприємніше відчуття – біль, але воно доводить, що ваше тіло намагається тримати вас у безпеці. Втратите здатність відчувати біль – і буде дуже погано.

льод
«Основний принцип», говорить нейробіолог Університету Дьюка Йорк Грандл, «такий, що сенсорні нейрони, які є всюди в вашому тілі, мають набір каналів, які безпосередньо активуються холодними або гарячими температурами». Вивчаючи генетично модифікованих мишей протягом останніх п’ятнадцяти років, вчені змогли довести, що ці канали – білки, вбудовані в стіни нейронів, – безпосередньо беруть участь в сприйнятті температури.

Найкраще вивчений канал TRPV1 відповідає на сильне тепло. TRPV1 зазвичай не активується, поки подразник не досягне температури 42 градуси, яку люди і миші зазвичай розглядають як болісно гарячу. Як тільки ваша шкіра досягає цього порога, канал активізується, активує весь нерв і в мозок передається простий сигнал: ой!

«З холодом, в принципі, застосовуються такі ж механізми», пояснює Грандл, за винятком того, що фігурує білок TRPM8, який активується, коли просто стає холодно, не обов’язково сильно холодно.

Залишається ще TRPA1, який є найменш вивченим класом цих білків. У той час як дослідники виявили, що він активується у відповідь на надзвичайно холодні подразники, незрозуміло, чи приймає він участь в самому процесі виявлення цих подразників.

вогонь

Всі разом ці три білка – TRPV1, TRPM8 і TRPA1 – дозволяють шкірі визначати температури в діапазоні і тілу – реагувати відповідно. І оскільки це ноцицептори, робота цих білків в тому, щоб допомагати вам уникати певних температур, а не шукати їх. Миші з дефективними версіями рецептора TRPM8, наприклад, більше не уникали холодних температур. Це означає, що миші та, можливо, ми – не займаються активним пошуком приємних температур. Замість цього вони активно уникають надзвичайного тепла і холоду, вважаючи за краще теплу, спокійну середу.

Хоча вчені визначили теплові межі, при яких ці TRP-рецептори стають активними, це не означає, що їх не можна змоделювати. Зрештою, теплий душ може бути нестерпно гарячим, якщо ви обгоріли на сонечку. «Було показано, що це обумовлено тим, що запалення шкіри робить чутливим канал TRPV1», говорить Грандл, «знижуючи поріг, при якому ці нерви передають больові відчуття в мозок».

Але температура – не єдине, що активує ці рецептори, рослини теж. Вас може і не здивувати те, що TRPV1, який активується теплом, також активується капсаїцином, який робить перець гострим. А TRPM8 відповідає на охолоджуючу силу ментолу, який є в листі м’яти. TRPA1 також називають «рецептором васабі», завдяки тому, що він активується пекучими компонентами гірчичних рослин.

перець

Як у рослин з’явилися хімічні речовини, які активують рецептори, що активуються температурою? Молекулярний біолог Університету Вашингтона Аджай Дака пояснює, що капсаїцин нічого не робить з TRPV1 у риб, птахів або кроликів, але активує цей же рецептор у людей і гризунів. «Можливо, рослини виробили капсаїцин, щоб якісь тварини їх не поїдали, а залишили в спокої», але при цьому рослини були їстівні для інших створінь. Цілком можливо, подібні механізми привели до еволюції ментолу і гірчиці.

Іншими словами, ці цікаві відносини між рослинами і температурами можуть відображати глибоку еволюційну історію швидше рослин, ніж тварин. Можливо, рослини знайшли спосіб зламувати можливості виявлення температури в наших тілах, а потім підробили компоненти, що активують больові рецептори.

Тому той факт, що ми потіємо, поїдаючи гострий хрін пов’язаний лише з тим, що капсаїцин і тепло активують нерви шкіри однаково.

Користуючись такими рецептором рослини знайшли підлий спосіб уникати долі бути зїдженими. Так що наступного разу, коли ви куштуватимете перчик чилі, скористайтеся моментом і задумайтеся, що з вами відбувається адже це є результатом мільйонів років еволюційної битви між рослинами і тваринами.

Категорії: Статті