Назвали лауреатів Нобелівської премії з медицини-2021: що вони відкрили?

Нобелівський комітет визначив лауреатів Нобелівської премії 2021 з фізіології та медицини.

Цього року премію отримали Девід Джуліус та Ардем Патапутіан “за відкриття рецепторів температури та дотику”.

Переможців оголосили 4 жовтня під час конференції у Стокгольмі.

“Наша здатність відчувати тепло, холод і натиск необхідна для виживання і лежить в основі нашої взаємодії з навколишнім світом.

У повсякденному житті ми приймаємо ці відчуття як належне, але як з’являються нервові імпульси, що ми відчуваємо температуру і дотики? Це питання з’ясували лауреати Нобелівської премії цього року”, – зазначають на офіційній сторінці премії.

Науковці відкрили рецептори, які реагують на механічні подразники шкіри та внутрішніх органів.

Зокрема Девід Джуліус використав капсаїцин, гостру сполуку з перцю чилі, яка спричиняє печіння, щоб ідентифікувати рецептори у нервових закінченнях шкіри, які реагують на тепло. Патапутіан для цього дослідження використав чутливі до тиску клітини.

Ці відкриття дали початок інтенсивній науковій діяльності, яка призвела до швидкого розширення розуміння того, як наша нервова система відчуває тепло, холод та механічні подразники.

“Лауреати відкрили нові ланки у нашому розумінні складної взаємодії наших почуттів з навколишнім середовищем”, – йдеться на офіційному сайті премії.

Як ми сприймаємо світ?

Однією із загадок, що стоять перед людством, є питання, як ми сприймаємо те, що нас оточує.

“Уявіть собі, як ви ходите босоніж по галявині в спекотний літній день. Ви можете відчути тепло сонця, ласку вітру та травинки під ногами. Ці враження про температуру, дотик і рух необхідні для нашої адаптації до постійно мінливого оточення”, – пишуть у звіті Нобелівської премії.

У XVII столітті філософ Рене Декарт вважав, що різні ділянки шкіри з’єднуються з мозком “ниточками”. Таким чином, стопа після контакту з відкритим полум’ям посилала б сигнал до мозку.

Пізніше науковці виявили існування спеціальних сенсорних нейронів, які фіксують зміни в нашому середовищі.

Джозеф Ерлангер та Герберт Гассер отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини у 1944 році за відкриття різних типів чутливих нервових волокон, які реагують на різні подразники, наприклад, на болючі та неболючі дотики.

З тих пір стало очевидно, що нервові клітини дозволяють тонко сприймати наше оточення: наприклад, відчувати різницю у текстурі поверхонь кінчиками пальців або розрізняти приємне і неприємне тепло.

Утім, до відкриттів Девіда Джуліуса та Ардема Патапутіана, розуміння того, як нервова система відчуває та інтерпретує наше оточення, було неповним.

Що саме відкрили нобелівські лауреати?

Коли ми їмо перець чилі, то відчуваємо печіння – його викликає хімічна сполука капсаїцин.

Капсаїцин активує нервові клітини, спричиняючи больові відчуття, але механізм його дії до 1990-х років був невідомий.

Девід Джуліус відкрив рецептор капсаїцину, який пізніше отримав назву TRPV1.

Це привело дослідника й до інших відкриттів.

Коли Джуліус досліджував здатність білка реагувати на тепло, він зрозумів, що виявив термочутливий рецептор, який активується при температурах, які тіло сприймає болючими.

Тоді Джуліус ідентифікував рецептор TRPM8, який активується холодом.

Девід Джуліус і Ардем Патапутіан незалежно одне від одного використовували ментол для виявлення цього рецептора.

Науковці визначили іонні канали, пов’язані з TRPV1 і TRPM8, які активувалися від різних температур.

“Відкриття TRPV1 Девідом Юліусом стало проривом, який дозволив нам зрозуміти, як перепади температур можуть викликати сигнали в нервовій системі”, – розповіли у Нобелівському комітеті.

Окрім механізмів сприйняття температур, науковців цікавили ще не до кінця зрозумілі механізми дотику.

Ардем Патапутіан почав працювати над визначенням рецепторів, які активуються механічними подразниками.

Патапутіану та його колегам вдалося виявити єдиний ген, який робить клітини чутливими до дотиків.

Був відкритий новий механочутливий іонний канал, який отримав назву Piezo1 (від грецького “тиск”).

Згодом був відкритий другий ген, який назвали Piezo2.

Науковці встановили, що Piezo1 and Piezo2 – це чутливі іонні канали, які активуються під час тиску на клітинні мембрани.

Науковий прорив Патапутіана допоміг встановити, що Piezo2 необхідний для відчуття дотику.

Крім того, він відіграє ключову роль у критично важливому відчутті положення та руху тіла.

Крім того, канали Piezo1 та Piezo2 регулюють важливі фізіологічні процеси, зокрема артеріальний тиск, дихання та контроль сечового міхура.

“Відкриття каналів TRPV1, TRPM8 та Piezo цьогорічних лауреатів Нобелівської премії дозволили нам зрозуміти, як тепло, холод та механічна сила можуть ініціювати нервові імпульси, які дозволяють нам сприймати навколишній світ та адаптуватися до нього”, – зазначають на сайті Нобелівської премії.

Ці знання використовують у медицині для лікування багатьох захворювань, зокрема, хронічних болей.

“Це відкриває один із секретів природи. Це дійсно те, що відіграє важливу роль у нашому виживанні”, – сказав Томас Перлман, генеральний секретар Нобелівського комітету.

4 жовтня у Швеції стартував Нобелівський тиждень, протягом якого буде визначено цьогорічних лауреатів Нобелівської премії у галузях фізики, хімії, літератури, економіки.

Лауреата премії за сприяння встановленню миру традиційно оголосять в Осло 8 жовтня.

Нагадаємо, у 2020 році Нобелівську премію з фізіології та медицини отримали Харві Дж. Альтер, Майкл Хоутон та Чарльз М. Райс.

Вони здобули перемогу за “відкриття вірусу гепатиту С”.