Боль и обоняние работают на одних ионных каналах

Генетическая невосприимчивость к боли приводит к жизни без запахов. Ученые установили, что обе аномалии вызывает одна и та же мутация.

Ученые обнаружили неожиданную связь между болевой чувствительностью и обонянием. Специалистам известна мутация гена SCN9A, которая вызывает у человека невосприимчивость к боли. Это вовсе не облегчает ему жизнь, как может показаться на первый взгляд, а наоборот. Ведь боль служит жизненно важным сигналом о том, что в организме что-то не в порядке, а также сигнализирует об опасности. Например, что человек коснулся раскаленной сковородки.

У людей встречается также врожденная невосприимчивость к запахам – аносмия, полная или частичная – на отдельные запахи. Ее генетические причины до сих пор не выяснены.

Специалистам известно, что в нервных путях проведения боли большую роль играет один из типов натриевых ионных каналов (Nav1.7). Именно его кодирует ген SCN9A. Люди с мутацией данного гена, выключающей работу Nav1.7 канала, от рождения не чувствуют боли.

Без боли нет запахов

Франк Цуфаль (Frank Zufall) и его коллеги из Университета земли Саар (Saarland University), в Хомбурге, Германия, исследовали трех таких пациентов. Молодые люди никогда не испытывали острую боль, а так как были практически здоровы, то и хроническую – тоже. Врачи всем трем поставили диагноз, связанный с указанной генной мутацией, которая выключала канал Nav1.7. Ученым было интересно посмотреть, как обстоит дело с другими органами чувств людей без боли.

Все сенсорные системы у испытуемых были в порядке, за исключением обоняния. Специалисты оценили его в специальном тесте, включающем множество разных запахов. Оказалось, что у всех трех человек наблюдается нечувствительность к тем или иным запахам – то есть аносмия, правда, не полная, а частичная. Ученые предположили, что это связано с выключенными натриевыми каналами в обонятельных нейронах.

Каналы работают на два фронта

Дальнейшие исследования биологи проводили на мышах и убедились, что каналы Nav1.7 действительно работают в синапсах обонятельных нейронов. Ученые применили метод переживающих срезов нервной ткани обонятельной луковицы, в которых сохраняются электрические взаимосвязи между нейронами. На «живых срезах» исследователи подтвердили, что каналы Nav1.7 участвуют в возникновении скачка электрического потенциала в ответ на запаховый стимул. Это доказывает, что присутствие данных каналов на аксонах обонятельных нейронов -- необходимое условие для передачи информации от них на нейроны обонятельной коры мозга. Сами обонятельные нейроны работают, но при закрытом канале не могут передавать сигнал по цепи, поэтому запах не воспринимается на высшем уровне.

Затем, как и полагается в исследованиях, биологи вывели мутантных мышей с неработающим геном SCN9A. Такие животные не чувствовали боли, да и с обонянием у них оказалось неважно. В тесте мутанты, в отличие от нормальных мышей, не проявляли интереса к жизненно важным запахам: еды, полового партнера, хищника. А если у кормящей матери-мутанта извлечь из гнезда детенышей, она не делает попыток вернуть их обратно. Обоняние в мышиной жизни стоит на первом месте среди всех ощущений.

Так ученые доказали ключевую роль канала Nav1.7 в обонянии. А также показали, как один и тот же механизм связывает ощущения двух модальностей – обоняние и боль.

Результаты работы опубликованы в Nature.