Почему нам больно от горячего и холодного?

шмат льоду Копірайт зображення TAUSEEF MUSTAFA/Getty

На первый взгляд, горячая вафельница не имеет ничего общего с куском льда. Однако оба предмета могут стать источником боли. Чрезмерное нагревание или охлаждение могут крайне негативно воздействовать на кожу.

Существует распространенное мнение, что кожа, как и нервные окончания, является, прежде всего, тактильным рецептором. Однако то, что биологи называют "соматосенсорной системой" на самом деле охватывает широкий спектр чувств, к которым способен человек.

Конечно, существует отдельно чувство осязания или восприятие организмом воздействия механических, температурных и других факторов. Однако также есть и проприорецепция или ощущение своего тела в пространстве, и ноцицепция или способность тела определять вредные или неприятные ощущения. Боль - это реакция организма на возбуждение нервных волокон - ноцицепцию.

Каким бы ни был болевой раздражитель - механическим, химическим или температурным - ноцицепция побуждает нас избегать его. Поднесите руку к огню, и чувство жжения заставит ваше тело инстинктивно одернуть ее как можно быстрее. Возможно, это не самое приятное ощущение, но боль свидетельствует о том, что тело активно работает над тем, чтобы обеспечить вашу безопасность. Потеря способности испытывать боль приведет к серьезным проблемам.

"Основополагающий принцип, - рассказывает нейробиолог из Университет Дьюка Йорг Грандл, - заключается в том, что сенсорные нейроны, которые соединяются между собой по всему телу, имеют ряд каналов, реагирующих на низкую или высокую температуру". Исследование генетически модифицированных мышей в течение последних пятнадцати лет позволило ученым получить доказательства того, что эти каналы - белки, встроенные в стенки нейронов, - непосредственно участвуют в восприятии температуры.

Наиболее изученный из них - рецептор TRPV1 - отвечает за реакцию организма на воздействие высоких температур. Нейроны посылают мозгу сигнал о том, что его владелец горит.

Копірайт зображення DIBYANGSHU SARKAR/Getty

"По такому же принципу работает механизм защиты от холодних температур", - объясняет Грандл, за исключением того, что здесь фигурирует белок TRPM8, который активируется, когда просто становится холодно, не обязательно очень холодно.

Остается еще TRPA1, который является, пожалуй, наименее изученным классом этих белков. Исследователи обнаружили, что он активируется в ответ на чрезвычайно холодные раздражители, однако неясно, принимает ли он участие в самом процессе обнаружения этих раздражителей.

Вместе три этих белка - TRPV1, TRPM8 и TRPA1 - позволяют коже определять целый диапазон температур, а телу - реагировать соответствующе. И поскольку они являются ноцицепторами, работа этих белков заключается в том, чтобы помогать нам избегать определенных температур, а не искать их. Мыши с дефективными версиями рецептора TRPM8, например, больше не избегали холодных температур. Это значит, что мыши - и, возможно, мы - не занимаются активным поиском приятных температур. Вместо этого они активно избегают жары и холода, предпочитая теплую, спокойную среду.

Хотя ученые определили тепловые границы, при которых эти TRP-рецепторы становятся активными, это не означает, что их нельзя смоделировать. В конце концов, теплый душ может быть нестерпимо горячим, если вы обгорели на солнышке. "Это обусловлено тем, что воспаление кожи активизирует канал TRPV, - объясняет Грандл. - Понижая порог, при котором нервы передают болевые ощущения в мозг".

Однако температура - не единственный фактор, который активирует эти рецепторы. Растения также могут это делать. Вас, возможно, не удивит тот факт, что TRPV1, активируемый воздействием высокой температурой, также восприимчив к капсаицину - веществу, которое придает перцу остроту. А TRPM8 реагирует на охлаждающую силу ментола, который содержится в листьях мяты. TRPA1 также называют "васаби-рецептором", благодаря тому, что он активируется жгучими компонентами горчичных растений.

Копірайт зображення PAUL J. RICHARDS/Getty

Как у растений появились химические вещества, которые воздействуют на рецепторы, обычно активируемые температурой? Молекулярный биолог Университета Вашингтона Аджай Дака объясняет, что капсаицин не влияет на TRPV1 у рыб, птиц или кроликов, но активирует этот же рецептор у людей и грызунов.

"Возможно, растения научились вырабатывать капсаицин в процессе эволюции, чтобы сделать их несъедобными для некоторых животных, отпугнуть их, оставаясь при этом съедобными для других существ", - говорит он. Вполне возможно, подобные механизмы действовали и в процессе эволюции ментола и горчицы.

Другими словами, эта любопытная взаимосвязь между растениями и температурами может отражать глубокую эволюционную историю скорее растений, нежели животных. Возможно, растения нашли способ позаимствовать механизм определения температуры в человеческом теле, а затем научились вырабатывать вещества, активирующие болевые рецепторы.

Поэтому тот факт, что мы покрываемся потом, поедая аджику с хреном, не связан с каким-либо свойством, присущим перцу, а лишь с тем, что капсаицин и тепло активируют нервные окончания кожи.

Пользуясь преимуществами рецептора, который уже настроен на неприятный раздражитель, эти растения находят хитроумный способ избежать поедания. А вот мы пока не нашли способ наслаждаться больно обжигающей острой пищей и "слезоточивым" вкусом васаби.

Так что в следующий раз, когда ощутите сильное сердцебиение после приема перчика чили, воспользуйтесь моментом и задумайтесь, что происходящее является результатом миллионов лет эволюционного сражения между растениями и животными. Сражения, в котором мы, кажется, побеждаем, по крайней мере, пока.

Новости по теме