Kretoszczury – gryzonie, do których należy kilkanaście gatunków występujących na terenach Afryki Subsaharyjskiej, mają sporo unikalnych zdolności. Jedną z nich jest niewrażliwość na wiele różnych rodzajów bólu. Dzieje się tak w wyniku subtelnych różnic w aktywności genów i strukturze białka. Analiza tych różnic może doprowadzić do opracowania wysoce skutecznych środków przeciwbólowych.
O kretoszczurowatych zrobiło się głośno w 2008 roku, kiedy Gary Lewin z Max Delbrück Center for Molecular Medicine w Berlinie wraz z Thomasem Parkiem z University of Illinois w Chicago opublikowali na łamach „PLOS Biology” wyniki badań, w których donosili, że gryzonie te są niezwykle odporne na ból. Zwierzęta były wystawiane na działanie kwasu czy kapsaicyny – związku odpowiedzialnego za ostrość papryczek chili. To jednak wydawało się nie robić na nich specjalnego wrażenia.
Naukowcy nawiązali współpracę z kolegami z RPA i Tanzanii i kontynuowali swoje badania nad zadziwiającą odpornością na ból tych gryzoni, czego efektem jest nowa publikacja, tym razem na łamach „Science”. - Spostrzeżenia, które pojawiły się podczas badań nad tymi zwierzętami powinny pomóc między innymi w opracowaniu nowych leków przeciwbólowych – przyznał Lewin.
W opublikowanych właśnie badaniach naukowcy sprawdzali, w jaki sposób kretoszczury i kilka innych pokrewnych gatunków reagują na trzy substancje, które zazwyczaj powodują mocne uczucie pieczenia u ludzi i innych ssaków. Substancjami tymi były: rozcieńczony kwas chlorowodorowy, kapsaicyna i izotiocyjanian allilu (allyl isothiocyanate - AITC). AITC jest tym, co daje chrzanowi czy wasabi wyjątkowo ostry smak. Gryzonie te są narażone na te i podobne substancje w środowisku naturalnym.
Badania wykazały, że trzy gatunki kretoszczurowatych okazały się niewrażliwe na kwas. Dwa gatunki nie wykazały objawów bólu po wstrzyknięciu roztworu kapsaicyny do łap. - Inne na krótko podniosły łapę lub polizały ją, co wskazuje, że zwierzęta te odczuły krótkie uczucie bólu - wyjaśnił Lewin.
Tylko jeden gatunek okazał się odporny na AITC - Ziemioryjka hotentocka (Cryptomys hottentotus pretoriae) nazwana na cześć regionu we wschodniej Afryce Południowej, w którym występuje. - To było dla nas ekscytujące odkrycie. AITC atakuje aminokwasy w organizmie i może w ten sposób niszczyć białka – wyjaśnił Lewin.
Aby odkryć molekularne przyczyny niezwykłej odporności tych gryzoni na ból, uczeni pobrali od wszystkich badanych gatunków próbki tkanki z rdzenia kręgowego i zwojów korzeni grzbietowych, gdzie znajdują się gromady neuronów, które przekazują sygnały bólowe do rdzenia kręgowego. - Dzięki najnowocześniejszej technologii sekwencjonowania byliśmy w stanie porównać aktywność około 7 000 genów w tej tkance - powiedział Lewin.
Zespół dość szybko zaobserwował, że aktywność dwóch genów została zmieniona u zwierząt, które nie odczuwały bólu. Geny te są związane z kanałami jonowymi (TRPA1 i NaV1.7) i są zaangażowane w percepcję bólu.
- AITC i wiele innych czynników drażniących znalezionych w korzeniach, które są jednym z głównych źródeł pożywienia tych gryzoni, aktywują TRPA1. Dlatego w trakcie ewolucji wiele gatunków obniżyło poziom ekspresji genu dla tego kanału. Ale „kanał wasabi” jest jedynym, który został całkowicie wyłączony u Ziemioryjki hotentockiej - tłumaczył Lewin. On i jego zespół odkryli, że jest to spowodowane szczególnie aktywnym genem dla innego kanału – NALCN.
- Kiedy zablokowaliśmy kanał NALCN przez podawanie leku, gryzoń nagle stał się wrażliwy na AITC – powiedział Lewin. Ale zaledwie dzień po podaniu antagonisty zwierzęta odzyskały obojętność wobec substancji. - Z tysięcy genów, na które patrzyliśmy, znaleźliśmy gen odpowiedzialny za niezwykłą odporność na ból u Ziemioryjki hotentockiej – dodał Lewin.
- Od strony praktycznej odkrycie to może doprowadzić do opracowania wysoce skutecznych środków przeciwbólowych. Gryzoń ten pokazał nam, że wysoka ekspresja kanału NALCN wydaje się być bardzo skutecznym sposobem łagodzenia bólu – przyznał Lewin.
Odporność na ból pozwoliła kretoszczurowatym na zasiedlanie nowych habitatów niedostępnych dla wielu innych gatunków. Niektóre z nich są w stanie żyć nawet obok boleśnie kąsających jadowitych mrówek. Ale nie tylko niewrażliwość na ból zadziwia u tych stworzeń. W badaniach opublikowanych w ubiegłym roku na łamach „eLIFE” stwierdzono, że ryzyko śmierci golców piaskowych – gatunku należącego do rodziny kretoszczurowatych – nie wzrasta wraz z wiekiem, jak to jest w przypadku każdego innego znanego gatunku ssaków. Więcej na ten temat można znaleźć w tekście - Golec piaskowy - gryzoń, który łamie biologiczne prawo starzenia się.
Źródło: Max Delbrück Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association, fot. Dewald Kleynhans, University of Pretoria
