Чтобы прошла боль — погасите свет!

Надоела боль? — Просто выключите её. Да-да, достаточно погасить свет — и всё пройдёт… Звучит как антинаучная фантастика, но учёным из Мюнхена, Беркли и Бордо этот опыт удался. Они разработали активирующийся строго по требованию ингибитор болевых нейронов. Основой успеха стал химический сенсор, играющий роль светочувствительного переключателя.

Идея «выключателя» боли чрезвычайно привлекательна, но реалистична ли? Но вот наконец-то на этот вопрос получен однозначный утвердительный ответ. Химикам из Мюнхенского университета (Германия) в соавторстве с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Университета Бордо (Франция) удалось в лабораторных экспериментах продемонстрировать, что активность болевых нейронов может быть ингибирована при использовании специального вещества, выступающего как фоточувствительный выключатель.

Центральным объектом исследования было разработанное авторами химическое вещество, которое они назвали QAQ. Молекула, являющаяся по сути простым азо-красителем, состоит их двух идентичных функциональных фрагментов, каждый из которых содержит четвертичную аммонийную соль. Фрагменты объединены через (N=N)-группу, этакий мостик, способный к «переключению», ввиду того что его конформация может меняться под действием света. Облучение молекулы QAQ светом определённой длины волны заставляет её распрямляться, в то время как свет другой длины обращает эффект.

Каждая из половинок QAQ является ближайшим «родственником» хорошо известного анестетика лидокаина, используемого дантистами для обезболивания. Лидокаин блокирует чувствительность к боли, ингибируя рецепторы, которые находятся в специфических нервных клетках кожи и отвечают на болевые воздействия, передавая сигнал далее в спинной мозг.

Болевые нейроны содержат огромное число ионных каналов, которые активируются специальными рецепторами при болевых воздействиях. Один из ионных каналов регулируется рецептором TRPV1, «запускающимся» капсаицином (содержится в остром перце) и теплом.

Слишком долгая активация TRPV1 приводит к расширению ионного канала, который в конце концов становится достаточно большим для того, чтобы по нему могли проскочить относительно крупные молекулы, включая QAQ (по сравнению с отдельными ионами любая молекула покажется крупной). Редкость появления TRPV1-рецепторов в других клетках (кроме сенсорных нейронов) означает, что молекула QAQ может быть селективно доставлена не просто в какие-то нервные клетки, а только в те, что долго «ощущают» боль (достаточно долго для того, чтобы широко распахнуть ионный канал навстречу QAQ).

Оказавшись внутри, транс-изомерная форма QAQ блокирует ионные каналы, останавливая рост биохимического потенциала, а вместе с ним и боль. Активная транс-форма может быть переведена в неактивную цис-форму облучением светом с длиной волны 380 нм. Образовавшаяся цис-форма постепенно, очень медленно переходит обратно в активную транс-конфигурацию, однако процесс резко ускоряется при облучении цис-формы зелёным светом (500 нм).

Помимо очевидного применения в качестве анальгетика направленного действия, вещества с «переключаемой» активностью, подобные QAQ, совершенно незаменимы в нейробиологических исследованиях, посвящённых изучению боли.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Methods.

Подготовлено по материалам Мюнхенского университета.

{mossh}

Надоела боль? — Просто выключите её. Да-да, достаточно погасить свет — и всё пройдёт… Звучит как антинаучная фантастика, но учёным из Мюнхена, Беркли и Бордо этот опыт удался. Они разработали активирующийся строго по требованию ингибитор болевых нейронов. Основой успеха стал химический сенсор, играющий роль светочувствительного переключателя.

Идея «выключателя» боли чрезвычайно привлекательна, но реалистична ли? Но вот наконец-то на этот вопрос получен однозначный утвердительный ответ. Химикам из Мюнхенского университета (Германия) в соавторстве с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли (США) и Университета Бордо (Франция) удалось в лабораторных экспериментах продемонстрировать, что активность болевых нейронов может быть ингибирована при использовании специального вещества, выступающего как фоточувствительный выключатель.

Центральным объектом исследования было разработанное авторами химическое вещество, которое они назвали QAQ. Молекула, являющаяся по сути простым азо-красителем, состоит их двух идентичных функциональных фрагментов, каждый из которых содержит четвертичную аммонийную соль. Фрагменты объединены через (N=N)-группу, этакий мостик, способный к «переключению», ввиду того что его конформация может меняться под действием света. Облучение молекулы QAQ светом определённой длины волны заставляет её распрямляться, в то время как свет другой длины обращает эффект.

Каждая из половинок QAQ является ближайшим «родственником» хорошо известного анестетика лидокаина, используемого дантистами для обезболивания. Лидокаин блокирует чувствительность к боли, ингибируя рецепторы, которые находятся в специфических нервных клетках кожи и отвечают на болевые воздействия, передавая сигнал далее в спинной мозг.

Болевые нейроны содержат огромное число ионных каналов, которые активируются специальными рецепторами при болевых воздействиях. Один из ионных каналов регулируется рецептором TRPV1, «запускающимся» капсаицином (содержится в остром перце) и теплом.

Слишком долгая активация TRPV1 приводит к расширению ионного канала, который в конце концов становится достаточно большим для того, чтобы по нему могли проскочить относительно крупные молекулы, включая QAQ (по сравнению с отдельными ионами любая молекула покажется крупной). Редкость появления TRPV1-рецепторов в других клетках (кроме сенсорных нейронов) означает, что молекула QAQ может быть селективно доставлена не просто в какие-то нервные клетки, а только в те, что долго «ощущают» боль (достаточно долго для того, чтобы широко распахнуть ионный канал навстречу QAQ).

Оказавшись внутри, транс-изомерная форма QAQ блокирует ионные каналы, останавливая рост биохимического потенциала, а вместе с ним и боль. Активная транс-форма может быть переведена в неактивную цис-форму облучением светом с длиной волны 380 нм. Образовавшаяся цис-форма постепенно, очень медленно переходит обратно в активную транс-конфигурацию, однако процесс резко ускоряется при облучении цис-формы зелёным светом (500 нм).

Помимо очевидного применения в качестве анальгетика направленного действия, вещества с «переключаемой» активностью, подобные QAQ, совершенно незаменимы в нейробиологических исследованиях, посвящённых изучению боли.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Methods.

Подготовлено по материалам Мюнхенского университета.

{mossh}