جائزة نوبل في الطب تُمنح إلى عالمين لشرحهما الكيفية التي تستشعر بها الخلايا العصبية الحرارةَ واللمسَ
بقلم: مايكل لو بيج
ترجمة: مي بورسلي
جائزة نوبل لعام 2021 في علم وظائف الأعضاء أو الطب مُنحت إلى ديفيد يوليوس David Julius وأردم باتابوتيان Ardem Patapoutian لاكتشافهما الكيفيةَ التي تستشعر بها الخلايا العصبية الحرارة واللمس.
قال توماس بيرلمان Thomas Perlmann، سكرتير لجنة نوبل: “إن هذا يكشف حقًا أحد أسرار الطبيعة”. إنه يشرح على المستوى الجزيئي كيف يمكن تحويل هذه المُحفزات Stimuli إلى إشارات عصبية Nerve signals . إنه شيء مهم لبقائنا”.
والقدرة على استشعار الحرارة والضغط الميكانيكي هي أمر حيوي لكل شيء بدءًا من تجنب التعرض للحرق إلى معرفة متى نحتاج إلى تفريغ المثانة، ولكن حتى وقت قريب لم نكن نعرف بالضبط الكيفية التي تستشعر بها الخلايا العصبية الحرارة واللمس.
ولمعرفة الكيفية التي تستشعر بها الخلايا العصبية الحرارة، استغل ديفيد يوليوس، من جامعة كاليفورنيا University of California في سان فرانسيسكو، حقيقة أن الكابسيسين Capsaicin في الفلفل ينشط مستقبلات Heat receptors . ففي التسعينات من القرن العشرين، أخذ فريقه الحمض النووي DNA من الجينات المعروفة بنشاطها في الخلايا الحسية Sensory cells، وأضاف شظايا Fragments إلى الخلايا التي لا تستجيب عادةً للكابسيسين.
ومن خلال تجربة الآلاف من الشظايا المختلفة لمعرفة أيها مكّن الخلايا من صنع المستقبل والاستجابة للكابسيسين، حددوا بروتينًا يسمى الآن TRPV1 يرمِّز صنع قناة أيونية Ion channel في غشاء الخلية العصبية. وتؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى فتح القناة الأيونية؛ مما يؤدي إلى تغير في الجهد Voltage يؤدي إلى تحفيز العصب، ومن ثمَّ توليد الإحساس بالحرارة.
والفريقان بقيادة يوليوس وأردم باتابوتيان، في مركز أبحاث سكريبس Scripps Research في لاهويا بولاية كاليفورنيا، قد اكتشفا كلٌّ على حدة قناة أيونية مماثلة تسمى TRPM8 تفتح استجابةً للبرودة بدلاً من الحرارة. فقد استغل الفريقان حقيقة أن المنثول Menthol يحفز مستقبلات البرودة هذه. وقد اكتشفت العديد من القنوات الأيونية المماثلة منذ ذلك الحين؛ مما يسمح باستشعار مجموعة من درجات الحرارة المختلفة.
ولتحديد مستقبلات اللمس، فقد استخدم فريق باتابوتيان الخلايا التي تولد إشارة كهربائية عند الضغط عليها. وحدد الفريق أيضًا 270 جينًا يمكن أن يرمِّز صنع بروتينات مستقبلات اللمس. وقد عطّل الباحثون هذه الجينات في الخلايا واحدًا تلو الآخر.
وبهذه الطريقة، وجدوا البروتين PIEZO1، وهي قناة أيونية تفتح استجابة للضغط الميكانيكي. وقد مكنهم ذلك من التعرف على بروتين مشابه يسمى PIEZO2. فهذه المستقبلات تساعد الجسم على الإحساس بأشياء مثل ضغط الدم وضغط المثانة والتنفس إضافة إلى اللمس بأشياء خارجية.
وقال بيرلمان إنه تحدث بإيجاز إلى يوليوس وباتابوتيان قبل الإعلان. قال: “لم يكن لديَّ سوى بضع دقائق للتحدث معهما، لكنهما كانا سعيدين إلى درجة لا تصدق وبقدر ما أستطيع أن أقوله عن ردة فعلهما، فقد كانوا متفاجئين وربما مصدومين قليلاً”.
© 2021, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC
