Nagroda Nobla z fizjologii lub medycyny w 2021 roku trafiła do Davida Juliusa i Ardema Patapoutiana za odkrycie z drugiej połowy lat dziewięćdziesiątych: podstawę molekularną odczuwania m.in. bólu i dotyku. Badania takich zagadnień można dziś określić jako badania podstawowe.
„Jesteśmy tak głęboko zatopieni w walce z chorobami - że zapominamy się zachwycać tym, co pozwala nam lepiej poznać świat i organizm człowieka. Oczywiście walka z chorobami jest rzeczą konieczną i oczekiwaną, ale gdyby nie badania wielkich fizjologów, genetyków, biochemików, którzy zajmują się naukami podstawowymi - dzisiejszej medycyny by nie było” – tak prof. Anna Kostera-Pruszczyk skomentowała w rozmowie z PAP poniedziałkowy werdykt Komitetu Noblowskiego.
Komentując przyznanie Nagrody Nobla, naukowcy zebrani w poniedziałek w Centrum Dialogu i Współpracy UW przypomnieli, że zmysły węchu, smaku i dotyku są nieodłącznym elementem naszego życia.
„Pozbawieni któregoś z nich - tracimy samodzielność. Nasz organizm jest szczególnie uzależniony od odczuwania temperatury i dotyku, bo to przekłada się nie tylko na to, że unikamy środowiskowych niebezpieczeństw, ale to są bodźce, które stymulują reakcje fizjologiczne. Potrafimy doskonale adaptować się do zmiany temperatury właśnie dzięki istnieniu takich receptorów” – powiedział prof. Jacek Malejczyk, kierownik Katedry i Zakładu Histologii i Embriologii WUM. Sprecyzował, że nagroda została przyznana za identyfikację receptorów.
"Ci nobliści poznali, w jaki sposób komórki są w stanie odbierać informację. Receptory reagują nie tylko na określony czynnik, który je aktywuje. Bywa też, że są cząsteczki chemiczne, które wiążąc się z nimi, wywołują bardzo podobny efekt. Tą cząsteczką okazała się kapsaicyna. Ona odpowiada też za ostry smak papryczki chilli i wywołuje uczucie gorąca” – tłumaczył prof. Malejczyk.
Dodał, że w przypadku dotyku są to receptory, które reagują na ugięcie błony komórkowej. "To bardzo subtelna reakcja. Zmiana mechaniki błony komórkowej powoduje, że te receptory się otwierają lub zamykają. Te receptory to są kanały jonowe, które regulują przepływ jonów do wnętrza komórki i mają wpływ na depolaryzację błony i indukcję impulsu nerwowego, który dociera do mózgu i tam jest przetwarzamy” - mówił.
Zdaniem ekspertów odkrycie nagrodzone Noblem otworzyło drogę do poszukiwania czynników, które mogłyby modyfikować działanie receptorów. Jak twierdzą, w ten sposób można opracowywać metody walki z neuropatiami – dolegliwością, która dotyka wielu ludzi.
Zdaniem prof. Anny Kostery-Pruszczyk poznanie mechanizmów działania doznania temperatury i dotyku będzie ważnym narzędziem w walce z neuropatią cukrzycową - problemem, który dotyczy milionów ludzi na świecie. "Wiele prognoz mówi, że to będzie jedna z wiodących przyczyn niesprawności w ciągu najbliższych kilku lat” – powiedziała ekspertka.
Wyjaśniła też na czym polega choroba. „Neuropatia cukrzycowa wiąże się z różnego rodzaju zaburzeniami przemiany glukozy, ulegają uszkodzeniu nerwy obwodowe – struktury, które odpowiadają za przekazywanie informacji czuciowych z obwodu. Odpowiadają za to, że nasze ręce i nogi funkcjonują prawidłowo w sensie ruchowym” – powiedziała.
„Oczywiście znajomość receptorów nie naprawi nerwu obwodowego. Ale być może będzie w stanie przynajmniej we wczesnym okresie chorób z grupy polineuropatii, których jest bardzo wiele, poprawiać funkcjonowanie pacjentów” – powiedziała ekspertka.
Podała też przykład innej choroby, określanej jako „stopa cukrzycowa”. „To choroba, która sprawia, że człowiek się rani albo parzy - i efektem jest amputacja nóg” – powiedziała Kostera-Pruszczyk. Przyczyną choroby jest zły styl odżywiania i zbyt mało ruchu.
Zebrani w Centrum Dialogu i Współpracy UW naukowcy tuż przed ogłoszeniem nazwisk noblistów wyrażali nadzieję, że nagroda trafi w ręce Katalin Kariko i Drew Weissman za opracowanie techniki mRNA wykorzystywanej w tworzeniu szczepionki przeciw COVID-19.
„Podejrzewam, że ci ludzie dostaną Nobla z dziedziny chemii. Czyli już za dwa dni” – powiedział w rozmowie z PAP prof. Jacek Malejczyk.
Prof. Brzozowski: odkrycie tegorocznych noblistów było kolejnym przełomem w medycynie i fizjologii
Odkrycia prof. Davida Juliusa i prof. Ardema Patapoutiana, tegorocznych laureatów Nagrody Nobla, to był kolejny przełom w medycynie i fizjologii, a szczególnie w neurofizjologii – powiedział PAP prof. Tomasz Brzozowski z Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Komitet Noblowski w 2021 r. przyznał najwyższe w nauce wyróżnienie w dziedzinie fizjologii lub medycyny „za odkrycie receptorów temperatury i dotyku”, co poszerza naszą wiedzę o mechanizmach przekaźnictwa komórek neuronów w układzie nerwowym. Nagrodę otrzymali: Amerykanin - prof. David Julius oraz Ormianin pracujący w USA - prof. Ardem Patapoutian. Przed ich dokonaniami nie było wiadomo, w jaki sposób temperatura i bodźce mechaniczne są przekształcane w impulsy elektryczne w układzie nerwowym. Wykonane przez nich badania pozwoliły lepiej zrozumieć jak odczuwamy ciepło i zimno oraz czym jest ból przewlekły.
„Obaj tegoroczni laureaci Nagrody Nobla prowadzili badania nad receptorami temperatury oraz bólu, a bardziej precyzyjnie nad osią czuciową zaczynającą się od receptorów czuciowych w skórze, a wiodącą ostatecznie impulsy nerwowe do kory czuciowej mózgu” – powiedział PAP prof. Tomasz Brzozowski kierownik Katedry Fizjologii Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum w Krakowie, były prezes Polskiego Towarzystwa Fizjologicznego i redaktor naczelny międzynarodowego czasopisma „Journal of Physiology and Pharmacology”.
Wyjaśnił, że do pobudzenia i blokowania receptorów czuciowych niedawno odkrytych dzięki publikacjom prof. Davida Juliusa wykorzystano kapsaicynę, ostry ekstrakt z papryki chili i pieprzowca. Substancja ta ma tę zaletę, że w niewielkich dawkach „fizjologicznych” działa pobudzająco na te receptory, a w dużych dawkach „farmakologicznych” je blokuje i pozwala je wyłączyć.
Badania prof. Davida Juliusa dotyczyły zidentyfikowania naturalnych czujników na zakończeniach nerwowych skóry, pozwoliło to zdefiniować, czym jest receptor bólowy na zakończeniach wiodących do mózgu, do wspomnianej kory czuciowej. „Tym receptorem okazał się TRPV1, tzw. receptor waniloidowy, odbierający sygnały czuciowe z temperatury. Nie jest ten receptor tak bardzo swoisty, gdyż mogą go aktywować także inne substancje, takie jak ciepło czy prostaglandyny” – dodał prof. Tomasz Brzozowski.
Jego zdaniem wykorzystanie kapsaicyny okazało się doskonałym narzędziem do badania tej drogi czuciowej, można było ustalić, jakie czynniki sterują tym receptorem oraz jak się zachowuje droga czuciowa na swoim przebiegu od skóry do mózgu pod wpływem blokady przy użyciu kapsaicyny.
„Ma to fundamentalne znaczenie, bo nie chodzi tylko o czucie z powłok, ze skóry, ale również z narządów wewnętrznych, przy okazji przenoszonych do narządów wewnętrznych. Można w ten sposób badać bodźce bólowe, czucia trzewnego, nadwrażliwość trzewną, a to wiąże się z przewodem pokarmowym, ale trzeba pamiętać, że takie same włókna nerwowe docierają też do płuc i układu naczyniowego, dając tzw. odruchy włókienkowe” – tłumaczy specjalista.
Zaznaczył, że obaj tegoroczni nobliści w dziedzinie fizjologii lub medycyny od wielu lat publikowali prace naukowe na ten temat w tak prestiżowych pismach jak „Nature” i „Science”. Artykuły w tych czasopismach zwykle ukazują się po bardzo wnikliwych recenzjach i nierzadko mają przełomowe znaczenie w danej dziedzinie.
Badania prof. Ardema Patapoutiana dotyczą głównie receptorów wrażliwych na ucisk, które autor badał na komórkach wrażliwych na ucisk. Taką rolę w ustroju spełniają receptory powierzchniowe, takie jak ciałka Meissnera. Część z nich to nie tylko receptory termoregulacyjne np. przewodzące ciepło i ból, ale również receptory czucia wewnętrznego, czyli proprioreceptory, zlokalizowane np. stawach, mięśniach i ścięgnach.
„W naszej Katedrze Fizjologii UJ CM od wielu lat stosujemy kapsaicynę do blokowania nerwów czuciowych przekazujących sygnały do mózgu i narządów trzewnych. Za jej pośrednictwem możemy badać mechanizm działania środków uszkadzających strukturę naszych trzewi, które mogą być przyczyną takich schorzeń jak choroba wrzodowa żołądka, refluks żołądkowo-przełykowy oraz nieswoiste zapalenie jelit” – zaznaczył prof. Tomasz Brzozowski. Dodał, że Katedra specjalizuje się fizjologii i patofizjologii przewodu pokarmowego.