Идея переключателя боли - заманчивая идея, но реалистична ли она? Что ж, химики из Мюнхенского университета в сотрудничестве с коллегами из Беркли и Бордо теперь показали в лабораторных экспериментах, что можно подавлять активность чувствительных к боли нейронов, используя вещество, которое действует как светочувствительный переключатель. Для исследователей LMU этот метод в первую очередь представляет собой ценный инструмент для изучения нейробиологии боли.

Молекула состоит из двух функциональных частей, каждая из которых содержит четвертичный аммоний, которые соединены двойной связью азота (N = N). Этот мост образует переключатель, поскольку его форма может быть изменена светом. Облучение светом определенной длины волны приводит к тому, что молекула переходит из изогнутой формы в вытянутую; воздействие света другого цвета приводит к обратному эффекту.

Половина QAQ очень похожа на один из активных аналогов лидокаина, хорошо известного местного анестетика, используемого стоматологами. Лидокаин блокирует восприятие боли, подавляя действие рецепторов, обнаруженных в определенных нервных клетках кожи, которые реагируют на болевые раздражители и передают сигналы в спинной мозг.

Нейрорецепторы - это белки, которые охватывают внешнюю мембрану нервных клеток. Они обладают деформируемыми порами, которые открываются в ответ на соответствующие стимулы и функционируют как каналы, которые позволяют электрически заряженным ионам проходить в клетки или выходить из них. Ионный канал, на который нацелен лидокаиноподобный конец QAQ, реагирует на тепло, позволяя положительно заряженным ионам натрия проходить в клетки, которые его экспрессируют. Это изменяет электрический потенциал через мембрану, что в конечном итоге приводит к передаче нервного импульса.

В своих экспериментах исследователи использовали тот факт, что QAQ может просачиваться через эндогенные ионные каналы, чтобы доставить молекулу в нервные клетки. Это важный шаг, потому что его место действия расположено на внутренней поверхности целевого ионного канала.

Кроме того, лидокаиноподобный конец QAQ связывается с этим участком только в том случае, если молекула имеет расширенную конформацию. Когда клетки облучали светом с длиной волны 380 нм, который изгибает мост, передача сигнала возобновлялась в течение нескольких миллисекунд. С другой стороны, воздействие света с длиной волны 500 нм возвращает молекулу в расширенную форму и восстанавливает ее ингибирующее действие. Обезболивающий эффект переключателя был подтвержден с использованием модели на животных.

Команда Траунера в течение значительного времени работала над методами, с помощью которых биологически важные молекулярные машины, такие как нейрорецепторы, могут управляться у живых животных с помощью световых импульсов. Сами исследователи рассматривают новый метод в первую очередь как инструмент для нейробиологических исследований, особенно для исследования боли. Терапевтическое применение принципа "еще далеко", - говорит Тимм Ференц, один из аспирантов Дирка Траунера и один из двух равных первых авторов новой статьи. Во-первых, монохроматический свет, используемый для изомеризации молекулы QAQ, не может проникать через кожу человека в достаточной степени, чтобы достичь чувствительных к боли нейронов. Исследователи надеются решить эту проблему, ища альтернативы QAQ, которые реагируют на красный свет с большей длиной волны, который легче проходит через кожу.