令人惊讶的新角色,钙在感觉到疼痛

当你不小心碰到热炉,迅速拉你的手。虽然科学家知道基本的神经回路参与感知和应对这种痛苦的刺激,他们仍然整理出分子的球员。

杜克大学的研究人员却揭示了一个惊人的发现对蠕虫的关键分子参与疼痛的作用,并建立了一个分子的结构模型。这些发现,9月2日自然通讯,可以直接新策略来治疗疼痛的人。

在人类和其他哺乳动物,一个家族的分子称为离子通道在神经细胞中扮演着关键角色,直接意义痛苦的刺激。研究人员目前正在阻止这些通道在临床试验中评价这是一个可能的治疗各种类型的疼痛。

蛔虫线虫也表达了TRP channels-one叫做OSM-9-in单头的痛觉神经元(类似人脸的痛觉神经细胞)。OSM-9不仅是重要的检测危险信号的小虫子,但也是一个功能性匹配TRPV4,哺乳动物TRP通道参与感知疼痛。

在新的研究中,研究人员创造了一系列基因变异虫的哪些部分OSM-9通道被禁用或更换,然后测试工程蠕虫的盐溶液反应过度,这通常是厌恶和痛苦的。

具体来说,变异虫改变了孔隙的OSM-9渠道痛觉神经元,这通道激活时得到了允许钙和钠流入神经元。反过来,被认为在神经回路开关,编码快速退出行为,比如把手指从炉子。

“人们坚信通过TRP通道进入细胞的钙就是一切的细胞激活,”首席作者沃夫冈。利特克说,医学博士神经学博士,副教授,杜克大学医学院的麻醉学和神经生物学和公爵的主治医生疼痛诊所,在那里他看到患者慢性头颈直径和因此遭殃。

然后学生阿曼达林迪舞”,我们希望系统诱变处理OSM-9毛孔,看看我们能找到什么动物生活,痛苦的行为,”利特克说。

集团的意外,改变各种比特OSM-9的毛孔没有改变大多数变异虫的盐溶液反应。然而,这些突变影响了钙离子流入细胞。他们看到建议的脱节钙不是蠕虫的发挥直接作用的避免危险信号。

钙被认为是不可或缺的行为不疼痛只在蠕虫的通道,但疼痛TRP通道在哺乳动物。所以结果工程OSM-9突变蠕虫会改变的核心概念的理解痛苦,利特克说。

是否可能扮演一个角色而不是钙蠕虫的适应能力重复痛苦的刺激,然后反复暴露pore-mutant蠕虫厌恶和痛苦的刺激。

第十个试验后,对高盐正常虫变得不那么敏感。但是最小的一个变异虫改变一个特定部分的OSM-9 pore-altered这样不再进入但是钠钙是一样敏感的第十审判第一。

结果证实钙流经通道使蠕虫更适应痛苦的刺激;它帮助他们应对冲击,使不敏感。这很可能代表一种生存优势,利特克说。

将结果放入结构背景下,利特克与计算蛋白质科学家Damian van Rossum和安德烈Anishkin从宾夕法尼亚州立大学,他建立了一个结构模型的OSM-9基于建立结构的几个频道的亲戚,包括最近解决TRPV1的结构,分子感觉疼痛引起的热量和辣椒乐队。

团队就能够可视化的关键部分OSM-9孔隙中整个通道。他们理解如何更好孔隙保存它的形状,并允许钠和钙。

利特克表示,理解这个结构可能是一个很大的帮助在设计化合物不完全阻塞通道,但只会阻止钙离子进入细胞。尽管钙有助于降低蠕虫痛苦的刺激在短期内,它可能建立慢性病理疼痛电路从长远来看,利特克说。

所以,下一步,集团计划评估长期影响神经元钙流在疼痛。例如,钙可以改变感觉神经元的特定基因的表达。等基因表达变化可能是慢性病理疼痛。

“我们认为,到目前为止,证据是不错,慢性,病理性疼痛与人的感觉系统的遗传开关设定在错误的方式,长期的。这是我们的新蠕虫模型将允许我们通过实验方法合理,”利特克说。