Рафаил Нудельман - Неизвестное наше тело. О полезных паразитах, оригами из ДНК и суете вокруг гомеопатии...
Существование собственных «антиболевых» веществ в мозгу было обнаружено сравнительно недавно, в 1975 году. Первый по времени открытия тип таких веществ — эндорфины — получил свое название из слияния двух слов: «эндо-генный», то есть производимый самим организмом, и «мо-рфины», то есть подобные морфию; позднее были найдены еще два класса аналогичных веществ — энкефалины и динорфины. Все они действуют как естественный морфий (который, кстати, по сей день остается самым сильным из всех известных болеутоляющих). Они, кстати, подобны морфию или опиуму и в том, что способны вызывать чувство удовольствия, порой доходящее до эйфории. А поскольку производство эндорфинов в мозгу резко усиливается не только при боли, но и при физической нагрузке, то они появляются и во время сексуального акта, способствуя оргазму. Некоторые эксперименты указывают на роль эндорфинов и в «эффекте плацебо».
Молекулы морфия или опиума, попав в организм, тоже садятся на опиодные рецепторы и имитируют действие антиболевых гормонов. При этом морфий настолько сильный анальгетик, что подавляет не только «болевые» сигналы как таковые, но заодно и близкие по характеру сигналы, приходящие от раздраженного воспалением простуженного горла и вызывающие позывы к кашлю. Но конечно, пользоваться морфием как средством от простуды — все равно что стрелять из пушек по воробьям: и дорого, и опасно, потому что морфий, как известно, вызывает привыкание. Поэтому против простуды пользуются куда более слабым кодеином. И раз уж мы заговорили о воспалении, то скажем еще, что его «болевые» сигналы специфичны — они порождаются особыми веществами, образующимися в воспаленной ткани, — простогландинами. Эти вещества делают доброе дело, сигналя мозгу о воспалении, но сигналят они порой так сильно, что их хочется унять, и тогда мозг использует для этого нейротрансмиттер глицин, работающий примерно так же, как эндорфины. Ну, а там, где глицина не хватает, наука придумала аспирин и ему подобные препараты — они подавляют действие ферментов, без которых простагландины просто не образуются.
Как мы уже сказали, у мозга есть два главных пути для защиты организма от боли — во-первых, срочно отдать приказ убрать руку от горячего или прекратить упражнять готовую порваться мышцу, и, во-вторых, послать на опиоидные рецепторы много эндорфинов, чтобы «запереть» нейроны и тем самым прекратить доступ болевых сигналов. Существует, впрочем, и третий путь, всем нам хорошо известный: боль утихает, если больное место поглаживать, греть и т. п. Это странное влияние неболевых сигналов на степень боли объяснила так называемая «теория болевых ворот», предложенная в 1965 году Патриком Уоллом и Роном Мельзаком. Согласно этой теории нейроны, приводящие такие неболевые сигналы в головной мозг, порой кончаются в том же месте, что и нейроны, приносящие сигналы от болевых окончаний: например, сигнал от ушиба приходит туда же, куда приходит сигнал от поглаживания ушибленного места. Сходясь в одном месте, эти два вида нейронов взаимодействуют таким образом, что сигналы неболевых нейронов как бы «закрывают ворота» для прохождения болевых сигналов: поглаживание уменьшает боль.
Главный же путь борьбы с болью — это, конечно, посылка эндорфинов на опиоидные рецепторы. Любой нейрон усеян по всей своей длине тысячами самых разных рецепторов, на которые могут усаживаться молекулы самых разных веществ — гормонов и нейротрансмиттеров. Каждое из этих веществ оказывает на нейрон либо возбуждающее, либо тормозящее воздействие, в зависимости от своей химической природы; все эти усиливающие и подавляющие «микроприказы» суммируются, и результат определяет, будет ли проходить нервный сигнал по данному нейрону и насколько сильным он будет. Многие из этих «микроприказов», как, например, уже знакомые нам эндорфины, посылаются на рецепторы самим мозгом. Но есть и такие «приказы», которые доставляются к нейронам молекулами, производимыми в других участках организма, по инструкции тех или иных генов. Поэтому можно думать, что в механизме боли важную роль играют не только гены эндорфинов, но и некоторые другие гены. И действительно, недавно эта гипотеза получила блестящее подтверждение. Исследования ученых Мичиганского университета под руководством Иона-Кара Зубьеты («Science», февраль 2003), показали, что небольшое изменение («полиморфизм») в одном из генов влечет за собой совершенно разные степени чувствительности к боли.
Зубьета изучал зависимость «болевого порога» от гена под названием СОМТ, по инструкциям которого производится одноименный фермент. Этот фермент существует в двух разных вариантах, в зависимости от типа полиморфизма в гене. Эти варианты отличаются одним-единственным химическим звеном в белковой цепи фермента: звено «валин» (сокращенно «вал») заменено на «метионин» (сокращенно «мет»). Поскольку к человеку гены приходят от обоих родителей, то у него могут оказаться три разных комбинации этих двух вариантов: «вал» — «вал», «вал» — «мет» и «мет» — «мет». Так вот, исследования Зубьеты однозначно показали, что люди с комбинацией «вал» — «вал» меньше всего чувствительны к боли (то есть у них самый высокий болевой порог), люди типа «вал» — «мет» занимают промежуточное положение, а люди типа «мет» — «мет» к боли чувствительнее всего, они ощущают даже самую слабую боль. Причина этого проста. Фермент СОМТ занимается тем, что разлагает такие нейротрансмиттеры, как допамин, норадреналин и др. Благодаря такому разложению освобождаются занятые опиоидные рецепторы, и на них могут усесться молекулы благодетельных эндорфинов, которые снижают уровень боли. Так вот, оказывается, что фермент типа «вал» — «вал» является самым эффективным в смысле освобождения опиоидных рецепторов, а фермент типа «мет» — «мет» — наоборот. И вот эта мелочь — замена одного-единственного звена в цепи фермента, или иначе — замена одного-единственного звена в структуре гена — определяет, какую боль способен терпеть тот или иной человек.
Понятно, что как только стало известно, что степень врожденной чувствительности к боли зависит от небольших изменений в определенном гене (а может, и не в нем одном), неизбежно возник вопрос — а не связана ли врожденная нечувствительность к боли тоже с каким-либо геном или генами? В этом контексте можно сказать, что открытие британских исследователей, руководимых доктором Джеффри Вудсом, с которого мы начали наш рассказ, столь же блестяще подтвердило и это второе предположение. Разница лишь в том, что если степень чувствительности к боли определялась, как мы видели, полиморфизмом в гене СОМТ, то полная болевая нечувствительность оказалась (как мы тоже видели) следствием полиморфизма в ином гене — SCN9A. Этот ген, как уже было сказано, входит в группу генов, которая управляет производством белков, образующих «натриевые ворота» клетки, закрывающие (или открывающие, в зависимости от приказа) крохотную дырочку в стенке нейрона (и любой другой клетки), через которую внутрь могут входить (или наружу могут выходить) ионы натрия. Вместе с ионами калия, кальция, хлора и некоторых других элементов ионы натрия образуют на стенке нейрона электрохимический потенциал, а изменение этого потенциала, бегущее вдоль по нейрону, как раз и есть то, что мы называем нервным сигналом.
Как показали тончайшие исследования, когда молекулы эндорфинов садятся на опиоидные рецепторы нейронов, они прерывают прохождение по нему нервных сигналов как раз с помощью изменения ионного состава внутри тела нейрона. Открывая одни ионные «ворота» и закрывая другие, они меняют набор и концентрацию ионов внутри и снаружи таким образом, что в конце концов потенциал на стенке нейрона становится слишком высоким и прохождение по нему нервного сигнала оказывается невозможным.
Видимо, тот полиморфизм, который наделил шестерых пакистанских детей полной нечувствительностью к боли, меняет что-то в настройке «натриевых ворот» нейронов и тем самым создает в них такое изменение, что они раз и навсегда лишаются способности проводить «болевые» сигналы. Пока еще непонятно, как это достигается без влияния на способность нейронов проводить другие сигналы. Но если дальнейшие исследования приведут к более глубокому пониманию электрохимического механизма полной болевой нечувствительности, то станет возможным надеяться также и на появление в будущем препаратов, которые будут вызывать этот механизм искусственно, — иными словами, на появление совершенно нового типа анальгетиков.
И тогда в истории боли будет сделан еще один важный шаг к полной победе над ней.
Почему у нас разные пальцы?
Странное дело: за последние годы появилось нетривиальное множество научных исследований, посвященных нелепому на первый взгляд вопросу — существует ли связь между различного рода физическими особенностями данного человека, его врожденным риском к тем или иным заболеванием и даже его сексуальными предпочтениями — и длиной пальцев его руки.
