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Gli scienziati nordoccidentali scoprono “il ricevitore del wasabi„ per dolore in platelminti

Un gruppo di ricerca di Northwestern University ha scoperto come scottando il calore e la lesione del tessuto attivi un ricevitore antico “di dolore„ in animali semplici. I risultati hanno potuto piombo alle nuove strategie per progettazione dell'analgesico per il trattamento degli esseri umani.

(E spesso in primo luogo) la componente più semplice della nostra esperienza in dolore è chiamata “il nociception.„ Ciò si riferisce al fatto che i ricevitori dedicati nel nostro organismo rispondono rapidamente ai termini potenzialmente offensivi, quali il calore o la lesione estremo del tessuto, ai riflessi protettivi di salto-avvio -- come l'eliminazione della mano da una stufa calda.

Gli animali semplici quali i vermi e gli insetti non soffrono nel senso umano, ma usano i sistemi di ricevitore nociceptive per dirigere a partire dalle circostanze potenzialmente offensive.

In uno studio pubblicato questa settimana dalla neuroscienza della natura del giornale, il neurobiologo nordoccidentale Marco Gallio ed i colleghi riferiscono che i platelminti di planarian, le mosche di frutta e gli esseri umani possono usare un meccanismo genetico molecolare notevolmente simile per rispondere a scottare il calore, i prodotti chimici irritanti e la lesione del tessuto.

“Quel i planarians utilizzano lo stesso ricevitore molecolare di mosche, i mouse e gli esseri umani per individuare gli stimoli potenzialmente offensivi o nocivi dall'ambiente mostra un livello notevole di conservazione evolutiva,„ ha detto Gallio, assistente universitario della neurobiologia nell'istituto universitario nordoccidentale di Weinberg delle arti e scienze e l'autore corrispondente dello studio.

Ciò implica che i nostri riflessi di dolore più semplici abbiano molto in comune con quelli della maggior parte degli altri animali e che che scienziati imparano effettuando la ricerca di base sui sistemi più semplici può avere riverberi che estendono tutto il modo fino il trattamento di dolore in esseri umani.

“I platelminti di Planarian sono fra gli animali più semplici con un cervello centrale e sono capaci dei comportamenti attivi quale caccia e foraggiando,„ Gallio ha detto. “Come tale, sono un grande modello per la comprensione degli alcuni dei principi di base della funzione di sistema nervoso.„

Il gruppo di ricerca di Gallio ha trovato che i planarians possiedono la loro propria variante di un ricevitore già famoso, il ankyrin potenziale 1 (TRPA1) del ricevitore transitorio. TRPA1 è più noto come “il ricevitore del wasabi„ in esseri umani e come sensore per gli irritanti ambientali che provocano la sensazione di dolore e del prurito. TRPA1 è un obiettivo importante per i nuovi analgesici.

Nel loro studio, Gallio ed i colleghi hanno scoperto che il planarian semplice egualmente possiede TRPA1 e che, come negli esseri umani, gestisce le risposte ai prodotti chimici irritanti. In altri modi, tuttavia, il planarian TRPA1 era più simile al TRPA1 della mosca di frutta; piuttosto che essendo attivando dalla temperatura fredda dolorosa (come l'essere umano), ha provato essenziale per dirigere i vermi a partire dal calore pericoloso.

“I vermi di Planarian costruiti per mancare di TRPA1 sono sembrato completamente insensibili al calore potenzialmente letale e si sono avventurati nella nostra camera sperimentale heated come se completamente ignaro del pericolo,„ Gallio ha detto. “Questo era notevole ma anche imbarazzante. Abbiamo saputo da altri esperimenti che il planarian TRPA1 direttamente non è stato attivato dalla temperatura calda, come TRPA1s da altre specie siamo.„

Per più ulteriormente provare questo, i ricercatori hanno progettato un esperimento ambizioso. “Abbiamo prodotto gli gene-scambi fra i vermi di planarian, esseri umani e mosche,„ Gallio ha detto.

“Abbiamo scoperto che il planarian TRPA1 (insensibile a calore, da sè) e perfino il gene umano TRPA1 (attivato da freddo piuttosto che calore) potrebbe salvare una mosca di frutta mutante TRPA1 e riparare la sua capacità di rispondere a scottare il calore. Ciò era sia emozionante che confondendo,„ ha detto.

La soluzione a questo puzzle è venuto da ulteriori esperimenti, indicanti che il calore potenzialmente pericoloso causa la produzione di un composto intermedio del prodotto chimico in entrambi i planarians e vola. Il danno di tessuto è accompagnato spesso dalla produzione rapida di un'impronta chimica composta di perossido di idrogeno (H2O2) e di altre specie reattive dell'ossigeno (ROS).

“I nostri risultati dimostrano che H2O2 ed il ROS egualmente sono prodotti scottando il calore e questo si adatta bene con il ruolo di TRPA1 come un ricevitore per vari prodotti chimici irritanti, compreso H2O2 ed il ROS,„ Gallio ha detto.

L'idea che Gallio ed i suoi colleghi propongono è che quando un animale, sia un verme, una mosca o un essere umano, contatta le temperature potenzialmente offensive, rapida, produzione localizzata di H2O2 e ROS dal tessuto scottato attiva TRPA1 sui neuroni nociceptive, contribuenti al grilletto di una risposta di allarme che dirige l'animale a partire da ulteriore pericolo.

Il laboratorio di Gallio usa generalmente la drosofila della mosca di frutta (l'organismo di modello studiato dai destinatari del premio Nobel di quest'anno per fisiologia o della medicina per le scoperte sull'orologio circadiano) come sistema-modello per studiare come il cervello elabora le informazioni semplici sull'ambiente. Per questo lavoro, Gallio ha collaborato con il cristiano Petersen, un professore associato nel dipartimento delle scienze biologiche molecolari a nordoccidentale, che usa i platelminti come modello per rigenerazione dell'organo.

“I platelminti sono un modello meno comune in neuroscienza comportamentistica, ma sono ben esaminati affinchè la loro capacità rigenerino un assolutamente nuovo organismo anche dai piccoli frammenti del ritaglio,„ ha detto Petersen, uno degli autori del documento. “Questo lavoro dimostra l'importanza di studio degli organismi di modello diversi per rivelare le componenti conservate di un trattamento biologico complesso. Lo studio apre la porta a dividere la genetica di comportamento e delle risposte ambientali facendo uso dei planarians.„