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 температуры
{32}. 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
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.
