Дэвид Линден - Осязание. Чувство, которое делает нас людьми

Вскоре показалось, что удобное объяснение найдено: была открыта целая семья каналов TRPV с разной степенью чувствительности к теплу. Так, TRPV4 и TRPV3 в почечных клетках и чашке Петри реагировали на более низкие температуры, чем TRPV1. Напротив, TRPV2 отвечал за сильную жару (выше 51 °С), что намного выше температурного порога TRPV1. Таким образом, последовательная активация различных каналов TRPV с разными температурными порогами могла потенциально определить спектр значений температуры кожи, встречающихся в реальной жизни,– тепловатая, теплая, горячая, болезненно горячая (рис.5.1). Помимо свободных сенсорных нервных окончаний, TRPV3 и TRPV4 были также найдены в кератиноцитах – основном типе клеток эпидермиса, в котором заканчиваются свободные нервные окончания. Это позволило предположить, что соседние клетки кожи могут играть вспомогательную роль, способствуя выявлению мягкого тепла свободными нервными окончаниями. TRPV1, один из детекторов именно мягкого тепла, как оказалось, также активируется соединениями, содержащимися во многих специях: камфоре, мускатном орехе, корице, орегано, гвоздике и лавровом листе. Некоторые из этих специй действительно ассоциируются с ощущением тепла. (Например, в детстве я обожал Red Hots – конфеты со вкусом корицы.)

Рис.5.1 наглядно демонстрирует, что TRPV4 и TRPV3 призваны отвечать за ощущение мягкого тепла, а TRPV2 – за ощущение невыносимой жары. Все вместе эти три дополнительных рецептора TRPV берут на себя остаточное восприятие тепла в тех случаях, когда ген TRPV1 удален или белок TRPV1 блокирован медикаментами. Удивительно, но выведенные в искусственных условиях лабораторные мыши без TRPV3, TRPV4 или TRPV2 (как одного из этих генов, так и различных сочетаний) никак не проявляли сколько-нибудь неполноценного восприятия тепла в самых разных ситуациях. Такой результат позволяет уверенно предположить, что в коже имеется еще больше температурных рецепторов, которые мы пока не выявили, и, скорее всего, это молекулы, не относящиеся к семейству генов TRPV. [94]

Рис.5.1. Семейство чувствительных к температуре TRP-рецепторов может реагировать на нагревание, охлаждение и различные острые химические соединения, содержащиеся в растениях. На рисунке каждый TRP-рецептор размещен в том месте температурной шкалы, где он начинает реагировать на нагревание или охлаждение кожи. Нужно помнить, что, хотя средняя температура тела составляет около 99 °F (37,2 °С), температура в эпидермисе поддерживается на уровне 90 °F (32,2 °С). Хотя TRP-рецепторы не идентичны, у них есть общие свойства: так, все они по шесть раз пронизывают клеточную мембрану и имеют петлевидную структуру, что позволяет им формировать в мембране ионный канал. Здесь показана молекулярная структура каждого TRP-рецептора. Стоит отметить, что точки термальной активации всех этих рецепторов не являются жестко закрепленными, а варьируют от клетки к клетке. Адаптировано из: Vay l., Gu C., McNaughton P. A. The thermo-TRP ion channel family: properties and therapeutic implications // British Journal of Pharmacology 165. 2012. 787–801, с разрешения издательства Wiley

С ощущением прохлады также не все понятно. У выведенных при помощи генной инженерии мышей без гена TRPM8 полностью отсутствовала реакция на ментол и эвкалиптол на коже и была частично снижена способность реагировать на умеренное охлаждение. Однако если реакция на умеренное охлаждение (ниже 25 °С) сильно снизилась, то реакция на сильное охлаждение (ниже 14,5 °С) никак не изменилась. Подобно частичному эффекту от удаления TRPV1, этот результат свидетельствует о наличии дополнительных молекулярных рецепторов холода, на случай особенно сильного охлаждения, но их еще предстоит найти. [95]

При втирании в кожу мята вызывает ощущение прохлады, а перцы чили кожу жгут. А какое впечатление производит хрен или его японский родственник – васаби? Они не то чтобы жгучие, а скорее теплые. Васаби, хрен и желтая горчица содержат соединение AITC (аллилизотиоцианат, или аллиловое горчичное масло), которое активирует еще один рецептор все того же семейства TRP под названием TRPA1. [96]В ту же группу соединений входят аллицин и DADS (диаллилдисульфид), которые есть в чесноке и луке и отвечают за ощущения, возникающие на коже от соприкосновения с этими растениями, в том числе и за слезы, которые появляются при активации TRPA1 в роговице. [97]

Когда в 1980-е годы я жил в Чикаго, на Холстед-стрит был отличный итальянский бар. Там подавали пареный чеснок, который можно было намазать на хрустящий хлебец и запить пивом Moretti . Блюдо готовили так: аккуратно удаляли шелуху и всю головку готовили на пару. Только после полной готовности повар разрезал ее по «экватору» на две части, и клиент специальным тонким ножиком выковыривал нежную мякоть из каждого зубчика. Повара с давних пор знают, что едкие соединения, которые содержатся в чесноке и луке и вызывают раздражение кожи и глаз, образуется только при разрезании или измельчении овоща.

Рис.5.2. Рецептор TRPA1, которому дали прихотливое название «рецептор васаби», активируется множеством едких соединений, содержащихся в растениях – прежде всего в васаби, хрене и желтой горчице, а также в структурно схожих продуктах (от лука до чеснока), и совершенно иным соединением – олеоканталом из оливкового масла первого отжима. Интересно, что несколько различных семейств растений, например капустные (васаби, хрен, горчица) и луковые (репчатый лук, чеснок, порей, шалот), независимо друг от друга выработали соединения, активирующие TRPA1, скорее всего для отпугивания животных, хотя эти соединения обладают и противомикробными свойствами. Адаптировано из: Vay l., Gu C., McNaughton P. A. The thermo-TRP ion channel family: properties and therapeutic implications // British Journal of Pharmacology 165. 2012. 787–801, публикуется с разрешения издательства Wiley

Если луковица не повреждена, энзим, вырабатывающий аллицин и родственные ему едкие вещества, остается запертым в специальных отсеках растительных клеток и не выходит наружу. Аллицин и DADS к тому же частично разлагаются при высокой температуре. Это значит, что если готовить лук или чеснок целиком, то концентрация едких соединений, активирующих TRPA1, [98]окажется ниже, раздражения кожи и глаз почти не будет, так что в результате получится мягкая, нежная закуска. [99]

Желтодревесник ( Zanthoxylum ) называют еще «зубным деревом», потому что его сок и ягоды вызывают во рту онемение и покалывание и снимают зубную боль. Ягоды желтодревесника именуются сычуаньским перцем и ценятся за свой острый вкус, что они придают блюдам, которые готовят в китайской провинции Сычуань. Такое покалывание свидетельствует о взаимодействии сенсорных нейронов. И в Восточной Азии, и в Северной Америке препараты из желтодревесника (он же перечное дерево) используются в народной медицине как антисептик и болеутоляющее. Активный ингредиент перечного дерева называется гидроксиальфасаншул. Учитывая все, что мы узнали о действии других растительных соединений на сенсорные нейроны в коже, логично предположить, что гидроксиальфасаншул активирует какие-то TRP-каналы в клетках кожи. Однако это не так. Гидроксиальфасаншул возбуждает сенсорные нейроны иным образом – блокирует ионный канал, так называемый двухпорный калиевый канал. В обычных условиях по этому каналу из нейрона медленно выходят положительно заряженные ионы; если же канал блокирован, то в клетке быстро накапливается положительный заряд, она начинает испускать импульсы и, соответственно, направлять сигналы в мозг. Среди нейронов, активируемых препаратами перечного дерева, есть входящие в тактильные С-волокна, которые передают информацию о легких приятных прикосновениях, и в тельца Мейснера, проводящие информацию о вибрации на умеренных частотах. Не вполне понятно, почему активация этих нейронов вызывает ощущение покалывания. [100]