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Les scientifiques du nord-ouest découvrent le « récepteur de wasabi » pour la douleur dans les plathelminthes

Une équipe de recherche d'Université Northwestern a découvert comment s'ébouillantant la chaleur et la lésion du tissu activez un récepteur antique de « douleur » chez les animaux simples. Les découvertes ont pu mener aux stratégies neuves pour le modèle analgésique de médicament pour la demande de règlement des êtres humains.

(Et souvent d'abord) la composante la plus simple de notre expérience de douleur est le « nociception appelé. » Ceci se rapporte au fait que les récepteurs spécifiques dans notre fuselage répondent rapidement aux conditions potentiellement dommageables, telles que la chaleur ou la lésion du tissu extrême, aux réflexes protecteurs de saut-commencement -- comme retirer une main d'une poêle chaude.

Les animaux simples tels que des vis sans fin et des insectes ne souffrent pas la douleur dans le sens humain, mais ils emploient les systèmes de récepteur nociceptive pour guider à partir des conditions potentiellement dommageables.

Dans cette semaine publiée d'étude par la neurologie de nature de tourillon, le neurobiologiste du nord-ouest Marco Gallio et les collègues enregistrent que les plathelminthes de planarian, les mouches à fruit et les êtres humains peuvent utiliser un mécanisme génétique moléculaire remarquablement assimilé pour répondre à s'ébouillanter la chaleur, les produits chimiques irritants et la lésion du tissu.

« Ce les planarians utilisent le même récepteur moléculaire que des mouches, les souris et les êtres humains pour trouver les stimulus potentiellement dommageables ou nocifs de l'environnement montre un niveau remarquable de la conservation évolutionnaire, » a dit Gallio, professeur adjoint de la neurobiologie dans l'université du nord-ouest de Weinberg des arts et les sciences et l'auteur correspondant de l'étude.

Ceci implique que nos réflexes de douleur plus simples ont beaucoup en commun avec ceux de la plupart des autres animaux et que quels scientifiques apprennent en faisant la recherche fondamentale sur les systèmes les plus simples peut avoir des réverbérations qui s'étendent complètement au traitement de la douleur chez l'homme.

Les « plathelminthes de Planarian sont parmi les animaux les plus simples avec un cerveau central, et elles sont capables des comportements actifs tels que la chasse et forageant, » Gallio a dit. « En soi, ils sont un modèle grand pour comprendre certains des principes fondamentaux de la fonction système de système nerveux. »

L'équipe de recherche de Gallio a constaté que les planarians possèdent leur propre variante d'un récepteur déjà célèbre, l'ankyrin potentiel 1 (TRPA1) de récepteur passager. TRPA1 est le plus connu comme « récepteur de wasabi » chez l'homme et comme détecteur pour les irritants environnementaux provoquant la sensation de la douleur et du démangeaison. TRPA1 est un objectif important pour les médicaments analgésiques neufs.

Dans leur étude, Gallio et collègues ont découvert que le planarian simple possède également TRPA1 et que, comme chez l'homme, il règle les réactions aux produits chimiques irritants. D'autres voies, cependant, le planarian TRPA1 était plutôt le TRPA1 de la mouche à fruit ; plutôt qu'étant activé par la température froide douloureuse (comme l'être humain), il essentiel prouvé pour guider les vis sans fin à partir de la chaleur dangereuse.

Les « vis sans fin de Planarian conçues pour manquer de TRPA1 ont semblé complet peu sensibles à la chaleur potentiellement mortelle et ont osé dans notre chambre expérimentale passionnée comme si complet inconscient du danger, » Gallio a dit. « C'était remarquable mais également déconcertant. Nous avons su d'autres expériences que le planarian TRPA1 n'a pas été directement activé par la température chaude, comme TRPA1s d'autres substances sommes. »

Pour vérifier davantage ceci, les chercheurs ont conçu une expérience ambitieuse. « Nous avons produit des gène-échanges financiers entre les vis sans fin de planarian, des êtres humains et des mouches, » Gallio a dit.

« Nous avons découvert que le planarian TRPA1 (peu sensible à la chaleur, seule) et même le gène TRPA1 humain (activé par rhume plutôt que la chaleur) pourrait sauver une mouche à fruit du mutant TRPA1 et remettre sa capacité de répondre à s'ébouillanter la chaleur. C'était excitant et déroutant, » il a dit.

La solution à ce puzzle est venue d'autres d'expériences, prouvant que la chaleur potentiellement dangereuse entraîne la production d'un cliché intermédiaire de produit chimique dans les deux planarians et vole. Des lésions tissulaires sont souvent accompagnées de la production rapide d'une signature chimique composée de peroxyde de hydrogène (H2O2) et d'autres espèces réactives de l'oxygène (ROS).

« Nos résultats expliquent que H2O2 et ROS sont également produits en s'ébouillantant la chaleur, et ceci équipe bien du rôle de TRPA1 comme un récepteur pour un grand choix de produits chimiques irritants, y compris H2O2 et ROS, » Gallio a dit.

L'idée que Gallio et ses collègues proposent est que quand un animal, que ce soit une vis sans fin, une mouche ou un être humain, contacte les températures potentiellement dommageables, rapid, production localisée de H2O2 et ROS du tissu ébouillanté active TRPA1 sur les neurones nociceptive, contribuant au déclencheur d'une réaction d'alarme qui guide l'animal à partir davantage de danger.

Le laboratoire de Gallio emploie généralement la drosophile de mouche à fruit (l'organisme modèle étudié par les bénéficiaires du prix Nobel de cette année pour la physiologie ou le médicament pour des découvertes sur l'horloge circadienne) comme système modèle pour étudier comment le cerveau traite des informations simples sur l'environnement. Pour ce travail, Gallio s'est associé au chrétien Petersen, un professeur agrégé dans le service des biosciences moléculaires à du nord-ouest, qui emploie des plathelminthes comme modèle pour la régénération d'organe.

Les « plathelminthes sont un modèle moins courant en neurologie comportementale, mais elles sont bien étudiées pour que leur capacité régénère un fuselage entièrement neuf même de petits éclats de découpage, » a dit Petersen, un des auteurs du papier. « Ce travail explique l'importance d'étudier de divers organismes modèles pour indiquer les composantes économisées d'un procédé biologique complexe. L'étude ouvre la trappe à disséquer la génétique du comportement et des réactions environnementales utilisant des planarians. »