Zdolność do wykrywania ciepła i bólu ma kluczowe znaczenie dla przetrwania człowieka, ale mechanizmy molekularne leżące u podstaw tych procesów wciąż pozostają dla naukowców tajemnicą. Jednak niedawno naukowcy z Uniwersytetu w Buffalo dokonali przełomowego odkrycia, które rzuca światło na to złożone zjawisko biologiczne. Ich wyniki, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences wskazują na nieoczekiwane „samobójcze” reakcje w receptorach kanałów jonowych, które wyjaśniają, w jaki sposób nasze ciała odczuwają temperaturę i ból.

Według doktora Feng Qina, profesora fizjologii i biofizyki na UB, wrażliwość na wysokie temperatury jest niezbędna dla naszego przetrwania, ponieważ ostrzega nas o zbliżającym się niebezpieczeństwie dla ciała. Qin wyjaśnia, że ​​receptory odpowiedzialne za odczuwanie temperatury odgrywają również rolę w przekazywaniu sygnałów bólowych, co czyni je krytycznym celem w leczeniu bólu. Zrozumienie działania tych receptorów jest pierwszym krokiem w kierunku opracowania skuteczniejszych leków przeciwbólowych z mniejszą liczbą skutków ubocznych.

Badacze z UB skupili się na rodzinie kanałów jonowych zwanych kanałami TRP (potencjał receptora przejściowego), w szczególności na TRPV1. Receptor ten jest aktywowany przez kapsaicynę, związek odpowiedzialny za pikantny smak papryczek chili. Receptory TRPV1 znajdują się w skórze na zakończeniach nerwów obwodowych.

Pomiar termoczułości tych receptorów okazał się trudny. Białka pochłaniają ciepło i zamieniają je w energię, co wiąże się ze zmianą ich konformacji. Im wyższa wrażliwość termiczna receptora, tym większa powinna być zmiana energii. Naukowcy opracowali ultraszybki zacisk temperatury do wykrywania aktywacji czujnika temperatury w czasie rzeczywistym i oszacowali, że jego energia aktywacji jest znacznie wyższa niż w przypadku innych białek receptorowych.

Aby bezpośrednio zmierzyć absorpcję ciepła przez receptory temperatury, badacze musieli opracować nowe techniki i zakupić drogi sprzęt. Wykorzystując receptor TRPV1 jako prototyp, odkryli, że ciepło indukuje silne i złożone przemiany termiczne w receptorze na niezwykłą skalę. Qin opisuje to jako „bombę atomową eksplodującą wewnątrz białek”.

Zrozumienie złożonych mechanizmów leżących u podstaw percepcji temperatury i bólu otwiera nowe możliwości leczenia bólu. Działając na te receptory, naukowcy mogą opracować nowe leki przeciwbólowe o zwiększonej skuteczności i mniejszej liczbie skutków ubocznych. Badania te torują drogę nowej generacji środków przeciwbólowych, które mogą łagodzić ból bez pogarszania ogólnego samopoczucia.