Искра жизни. Электричество в теле человека
Шрифт:
Наша кожа содержит рецепторы, чувствительные не только к давлению, но и к температуре и болевым раздражителям. Попробуйте откусить немного перца чили хабанеро, и он разорвется у вас во рту как зажигательная бомба. Жгучую боль вызывает химическое вещество капсаицин, которое содержится в разной концентрации во всех жгучих перцах. В 1912 г. Уилбур Сковилл составил шкалу силы перцев чили, определяя, насколько нужно разбавить экстракт перца, чтобы жгучий вкус перестал ощущаться кончиком языка. На шкале Сковилла сладкий болгарский перец занимает позицию ниже одной единицы, перец халапеньо находится на уровне 2500–5000 единиц, а знаменитый огненный Бхут Джолокия (Bhut Jolokia) — выше миллиона. Сила перцовых спреев, используемых для отпугивания медведей гризли и слонов,
Когда Майк Кейтерина и Дэвид Джулиус впервые выделили капсаициновый рецептор, оказалось, что это ионный канал. Присоединение капсаицина открывало пору и стимулировало электрическую активность чувствительного нерва. Канал открывался также при опасном нагревании. Перец чили вызывает ощущение жара потому, что он открывает чувствительный к нагреву ионный канал, и головной мозг, неспособный различить два раздражителя, интерпретирует действие обоих как жар. Такие каналы имеются не только на языке, они также присутствуют на коже пальцев, лица и других чувствительных частях тела — тот несчастный, который резал перец чили, очень быстро понимает, что он забыл помыть руки перед тем, как посетить туалет. В отличие от людей птицы нечувствительны к чили, поскольку их каналы мутировали и потеряли восприимчивость к капсаицину. Это идет на пользу растению — ведь его семена разносятся дикими птицами. Размолотый чили рекомендуют добавлять в корм для птиц — он отпугивает белок.
Если чили стимулирует тепловые рецепторы, то некоторые химические вещества взаимодействуют с рецепторами, чувствительными к холоду, заставляя организм воспринимать их как прохладные. Ментол, входящий в состав масла мяты, имеет мятный, свежий вкус потому, что он активирует ионный канал, реагирующий на низкую температуру. Этот канал структурно очень похож на капсаициновый рецептор, и сегодня нам известно, что существует целое семейство подобных каналов, так называемых TRP-каналов, каждый из которых реагирует на свой диапазон температур. Многие из этих каналов также чувствительны к едким или причиняющим боль химическим веществам — не просто к капсаицину, но и к таким субстанциям, как васаби (японский хрен), горчица, чеснок и камфора.
У некоторых змей термочувствительные TRP-каналы образуют нечто вроде естественного тепловизора, позволяющего им чувствовать тепло организма добычи, следить за ее движениями и хватать без промаха даже в темноте. Гремучие, или ямкоголовые, змеи обладают непревзойденной чувствительностью к инфракрасному излучению и способны реагировать на перепад температуры всего в 0,01 °С. Они имеют два исключительно чувствительных к теплу органа, так называемые термочувствительные ямки, расположенные на голове по бокам. Этот орган представляет собой полусферическую, отрытую наружу ямку, в которой находится тонкая термочувствительная мембрана. Отростки чувствительного нерва разветвляются по всей мембране, а их кончики усыпаны TRP-каналами, вернее, их разновидностью, обозначаемой как TRPA1, которые выполняют роль датчиков температуры12. Как предполагается, тепловое излучение активирует TRPA1-каналы, возбуждая чувствительный нерв и предупреждая змею о том, что рядом добыча или хищник. Летучие мыши-вампиры тоже используют TRP-каналы для обнаружения теплокровной добычи. Эти каналы находятся у летучих мышей в термочувствительных органах, расположенных вокруг носа.
TRP-каналы, однако, позволяют реагировать не только на температуру. Те из них, которые чувствительны к экстремальным температурам, служат также болевыми рецепторами и при стимулировании вызывают чувство боли. Этим объясняется причина, по которой трудно отличить воздействие сильного жара от воздействия сильного холода, т.е. прикосновение к огню от прикосновения ко льду. И в том, и в другом случае мы чувствуем только боль. Как красноречиво выразился Шелли, «сияющие оковы впивались своим обжигающим холодом в мои кости». Эта ужасная
Боль может быть чрезвычайно полезной — это ценный сигнализатор, предупреждающий об опасности. Она говорит нам, что сковорода горячая, что нога попала в костер, что нагрузка слишком велика и могут разорваться мышцы, что мы простудились или поранились. Без нее можно обгореть, не заметить гноящейся раны или продолжать ходить со сломанной ногой, еще больше повреждая ее. Распространенный побочный эффект диабета — потеря чувствительности ног. Как следствие мозоли, нарывы и небольшие ранки могут оставаться незамеченными, приводить к заражению и в конечном итоге к ампутации больной ноги.
Помимо TRP-каналов в восприятии боли участвует один из десяти видов натриевых каналов человека. У некоторых людей этот канал, известный как Nav1.7, не работает. В результате их болевые нервные волокна не могут передавать потенциалы действия, и они не чувствуют боли, хотя осязание, чувствительность к температуре и давлению остаются совершенно нормальными. Такая патология — не подарок, поскольку боль нужна нам как сигнал опасности, а без функционирующих каналов Nav1.7 ушибы и переломы конечностей могут остаться незамеченными. Роль канала Nav1.7 в восприятии боли ученые выяснили в процессе обследования семьи пакистанского мальчика, который зарабатывал на жизнь уличными представлениями, где он пронзал свои руки ножом и ходил голыми ногами по горячим углям. На свое четырнадцатилетие он спрыгнул с крыши дома, чтобы доказать свою «крутизну», и умер от полученных травм. К счастью, боли он не чувствовал.
Не менее опасна другая патология натриевых каналов Nav1.7, при которой каналы остаются постоянно активированными. Такую патологию называют эритромелалгией, и она передается по наследству. Люди с таким заболеванием страдают от приступов сильной изнурительной боли, сопровождающейся покраснением и жжением рук и ног. По их словам, они чувствуют, будто горячая лава заливает тело, будто им приходится идти по горящим углям или раскаленному песку. Приступы провоцируются теплой погодой, физической нагрузкой, использованием одеяла в постели. Многие больные не могут носить обувь из-за боли. По всей видимости, канал Nav1.7 работает как усилитель боли: его чрезмерно высокая активность приводит к постоянной боли, чрезмерно низкая активность — к постоянной анестезии. Любопытно, что вариант гена Nav1.7 определяет болевой порог и является причиной того, что один и тот же раздражитель у одних людей вызывает более сильную боль, чем у других.
Любая боль идет от головного мозга. Это мозг получает сигналы от нервных волокон и говорит, что вы повредили, скажем, ногу. В генерировании болевого ощущения участвуют многие области мозга, они определяют, где болит, как сильно болит и какая эта боль — резкая, жгучая или тупая. Наше восприятие боли очень разнообразно. Даже когда входной сигнал от окончаний чувствительного нерва один и тот же, процесс его обработки сильно зависит от концентрации нашего внимания, настроения и ожиданий и может давать совершенно разный результат. Позитивный эмоциональный настрой способен превратить плацебо в эффективное обезболивающее, хотя в нем нет никаких активных ингредиентов, а страх перед болью может усилить ее.
Главной проблемой боли является то, что, получив ее сигнал, мы не можем отключить его. Еще хуже то, что у некоторых несчастных боль остается даже после того, как организм выздоровел. Подобная хроническая боль — очень распространенное явление, ее испытывают 15% взрослых. Она может отравить и разрушить жизнь. Миллионы долларов тратятся ежегодно на болеутоляющие средства, но многие из них не слишком эффективны, а некоторые, например производные опиума, вызывают привыкание. Нам очень нужны более действенные средства, особенно для борьбы с хронической болью, которая нередко не снимается существующими лекарствами. Поскольку каналы Nav1.7 в основном сконцентрированы в болевых нейронах, лекарственное средство, специфически блокирующее их, возможно позволит устранять боль без побочных эффектов. Какое облегчение