Исследователи из Университета штата Северная Каролина обнаружили, что воспаление увеличивает активность нейронов, экспрессию генов и рост сенсорных нервов (нейритов) в нейронах, участвующих в тепловых, но не физических ощущениях у мышей. Работа проливает свет на роль, которую индуцированная воспалением избыточная экспрессия генов кальциевых каналов может играть в гиперчувствительности к боли.
Воспаление часто может вызывать болевую гиперчувствительность из-за ряда факторов: повышенная экспрессия болевых рецепторов; измененный выпуск нейромедиаторов в спинном мозге; повышенная возбудимость нейронов; и – как продемонстрировано в этих новых открытиях – физические изменения, такие как рост большего количества нейритов (проекции сенсорных нервов в нейронах). Управляемые напряжением кальциевые каналы (VGCC) играют важную роль во всех этих изменениях, поскольку нейромедиаторы, которые они выделяют, контролируют связь между нейронами.
"При воспалительных состояниях VGCCs играют роль в повышении активности или повышении активности сенсорных нейронов." говорит Сантош Мишра, доцент кафедры молекулярной биомедицины в штате Северная Каролина и ведущий автор статьи с описанием работы. "Кроме того, молекулы кальция, высвобождаемые и контролируемые этими каналами, регулируют рост нейритов. Мы хотели более внимательно изучить роль VGCC под названием Cav2.2, чтобы увидеть, увеличился ли рост периферических нейритов во время воспаления."
В периферической нервной системе нейроны настроены на производство определенных ноцицептивных сигналов. Например, сенсорные нейроны TRPV1 и TRPM8 связаны с тепловыми ощущениями, такими как тепло и холод. С другой стороны, нейроны, экспрессирующие MrgprD и MrgprB4, связаны с потенциально повреждающими (например, защемлением) и низкопороговыми механическими ощущениями (например, приятное прикосновение) соответственно.
Команда Мишры выбрала Cav2.2 из-за его обилия в ганглиях задних корешков (DRG), которые представляют собой скопления сенсорных клеток, расположенных у корней спинномозговых нервов. Используя воспалительную модель мыши с подходами как in vitro, так и in vivo, команда изучила взаимосвязь между воспалением, Cav2.2 активность и рост афферентных нейритов (афферентные нейроны периферической нервной системы несут стимулы в центральную нервную систему). Они обнаружили, что воспаление увеличивает экспрессию Cav2.2, что, в свою очередь, увеличивало рост и активность афферентных нейритов в термочувствительных нейронах, но не в механических нейронах.
"Повышенной экспрессии Cav2 не наблюдалось.2 канала в механических нейронах, поэтому заметного воздействия на эти нейроны не наблюдалось," Мишра говорит. "Мы не понимаем, почему воспаление не вызывает активную регуляцию кальциевых каналов при механочувствительности, как это происходит при тепловом ощущении. Возможно, эти нейроны не экспрессируют столько Cav2.2 VGCC для начала, но это то, что нам нужно будет изучить дальше."
Мишра надеется, что эта работа поможет ученым больше узнать о причинах хронической боли, особенно о том, играют ли изменения в росте периферических нервов из-за воспаления роль в переходе от острой к хронической боли.
"Большинство исследований боли сосредоточено на конкретных рецепторах и нейротрансмиттерах, а не на реальной сенсорной сети, такой как афферентный рост," Мишра говорит. "Афференты похожи на антенны. Рецептор скажет вам, хорошее ли соединение между сигналом и носителем, но антенны несут рецепторы, поэтому, если антенн больше, вы получите больше сигнала. В этой модели воспаление создавало более термочувствительные антенны, и поэтому эти ощущения ощущались более остро."
Работа опубликована в журнале Frontiers in Neuroscience.