Чому людям боляче від льоду та вогню?

13 Лютого 2017, 10:57

Коли ми торкаємось чогось занадто гарячого чи холодного, у нашій свідомості це фіксується як біль.

Але чому? Що ж є причиною таких гострих відчуттів?

На перший погляд, гаряча вафельниця, здається, не має багато спільного із шматком льоду. Але два ці об’єкти мають спільну здатність спричиняти біль. Дуже висока й дуже низька температури здатні спричинити сильний стрес людській шкірі. Виявляється, наш мозок сприймає й контролює ці температурні крайнощі однаково.

Ми часто вважаємо, що шкіра, як і нервові закінчення в ній, відповідальна передусім за відчуття дотику. Але те, що біологи називають “соматичними відчуттями”, насправді охоплює широкий спектр відчуттів.

Звичайно, є власне відчуття дотику, або розпізнавання шкірою механічної стимуляції. Проте також є й пропріорецепція, або відчуття власного положення у просторі, та ноціцепція, або здатність тіла визначати шкідливі чи неприємні відчуття. Відчуття болю – це реакція організму на больове збудження нервових волокон, ноціоцепцію.

Яким би не був больовий подразник – механічним, хімічним або термальним – ноціоцепція спонукає нас спробувати уникнути його. Простягніть руку у вогонь, і відчуття печіння інстинктивно змушує ваше тіло прибрати звідти руку якомога швидше. Можливо, це не найприємніше відчуття, але біль свідчить, що ваше тіло сумлінно працює, щоб забезпечити вашу неушкодженість. Втрата здатності відчувати біль спричинить серйозні проблеми.

“Базовий принцип”, – розповідає нейробіолог з Дюкського університету Йорг Грандл, – “полягає у тому, що сенсорні нейрони, які розгалужуються по всьому тілу, мають канали, які збуджуються безпосередньо низькою чи високою температурою”.

Вивчаючи генетично модифікованих мишей протягом останніх п’ятнадцяти років і більше, дослідники отримали докази того, що ці канали безпосередньо стосуються відчуття температури. Вони утворені білками, вбудованими в стінки нейронів.

TRPV1, найкраще вивчений серед них, відповідає за високу температуру. TRPV1 зазвичай активується, коли температура сягає 42C. Люди і миші сприймають її як обпікаючу. Як тільки вплив зовнішнього збудника на вашу шкірку сягає цього порогу, канал активується. Це, у свою чергу, збуджує весь нерв, і сигнал передається в мозок із простим повідомленням: “ой!”.

“В принципі, той самий механізм спрацьовує і у випадку з низькими температурами”, – пояснює пан Грандл. Тільки білок, задіяний в ньому, називається TRPM8, а замість реакції на дуже низьку температуру, цей канал активується під дією прохолодної, а не болюче холодної температури.

Лишається TRPA1, котрий, можливо, найменш вивчений у цьому класі білків. Дослідники вже з’ясували, що його активує подразник із надзвичайно низькою температурою. Однак, ще не зовсім зрозуміло, чи він сам задіяний в процесі розпізнавання такого збудника.

Завдяки TRPV1, TRPM8 та TRPA1 шкіра розпізнає різну температуру зовнішніх збудників, а тіло – відповідно на них реагує. А оскільки ці білки є ноцицепторами, їхнє завдання – допомогти вам уникати таких температур, а не прагнути відчути їх.

Миші з пошкодженими формами рецепторів TRPM8, наприклад, більше не уникали низьких температур. Це значить, що миші, і, мабуть, ми теж, не починають активно шукати місце із комфортною температурою. Натомість вони активно уникають і зависоких, і занизьких температур, що пояснює, чому вони надають перевагу теплому середовищу із приємною температурою.

Дослідники вже визначили температурні показники, в межах яких збуджуються ці TRP-рецептори, хоча це не означає, що ці показники незмінні. Зрештою, ледь теплий душ може здатись обпікаючим, якщо ви згоріли на сонці.

“Було підтверджено, що такі відчуття спричинені запаленням на шкірі, яке вмикає чутливість TRPV1-каналів, – стверджує пан Грандл, – а це знижує поріг, на якому нерви надсилають сигнал про біль у мозок”.

Однак температура – не єдиний чинник, що збуджує ці рецептори. Рослини теж можуть це робити. Можливо, не дивним виявиться той факт, що TRPV1, який збуджується у відповідь на дуже високу температуру, також активується капсаїцином – речовиною, що надає пекучого смаку різним видам гострого перцю.

TRPM8 реагує на заспокійливу дію ментолу, хімічної речовини, що міститься у листях м’яти.

TRPA1 також називають “васабі-рецептором”, оскільки він активується під дією неприємних на смак речовин в листі гірчиці.

Чому в рослинах утворились такі речовини, що активують ті ж самі рецептори, які реагують на різні температури?

Як пояснює молекулярний біолог з Університету штату Вашингтон Аджай Дака, капсаїцин жодним чином не впливає на TRPV1 у риб, птахів чи кроликів, але пов’язаний з тим самим рецептором у людей та гризунів.

“Отже, можливо, капсаїцин в рослинах розвинувся в процесі еволюції, щоб зробити їх неїстівними для деяких тварин, відлякати їх, при цьому залишаючись придатним для їжі іншим істотам”, – говорить він.

Такі цікаві взаємозв’язки між рослинами й температурою, мабуть, свідчать більше про еволюційні процеси в рослинах. Можна припустити, що рослини змогли викрасти механізм визначення температури в людському тілі і розвинули в собі такі речовини, що випадково можуть активувати ті ж самі рецептори, що й зависока чи занизька температура.

Отже, той факт, що ми пітніємо, коли їмо перець халапеньйо, не залежить від жодної властивості самого перцю, але є результатом того, що капаїцин і висока температура однаково активують нервові закінчення в нашій шкірі, а відтак і в усьому тілі.

Користуючись перевагами рецептора, який вже налаштований на неприємний подразник, ці рослини знаходять спосіб уникнути поїдання… Принаймні, поки ми не знайдемо спосіб насолоджуватись болючою пекучістю гострої їжі та “сльозогінним” смаком васабі.

Відтак, наступного разу, коли помітите, що ваше серце калатає після спожитого горнятка перцю чилі, поміркуйте хвилинку над таким: можливо, ваші відчуття є наслідком мільйонів років еволюційної битви між рослинами й тваринами. Битви, яку принаймні зараз ми, здається, виграємо.

Джерело:

BBC Україна

Чому людям боляче від льоду та вогню?