Терморецепторы кожи передают сигнал на нервные окончания посредством монооксида азота NO, причём поверхностные клетки кожи получают его нестандартным способом — без участия кислорода и без помощи обычных ферментов.

Как мы отличаем тёплое от очень тёплого? Ответ как будто лежит на поверхности: есть рецепторы и есть нервные клетки, которые передают сигнал от рецепторов в мозг. Но ведь нервные клетки не подходят вплотную к верхним слоям кожи, и, чтобы мы что-то почувствовали, «данные о температуре» должны добраться с поверхности кожи до окончаний нервных клеток. И каким же образом происходит передача такого сигнала?

Температурная и болевая чувствительность связана с деятельностью ваниллоидных рецепторов, обозначаемых аббревиатурой TRPV (transient receptor potential vanilloid). В 2005 году было обнаружено, что от них зависит «правильное» ощущение температуры; мыши, у которых эти рецепторы были выключены, неадекватно реагировали на тепло. TRPV отвечают за сопряжение ощущения температуры с ощущением боли: без них нельзя отличить «тёплое» от «горячего» и от «очень горячего». Один из этих рецепторов, TRPV3, был обнаружен в кератиноцитах, клетках поверхностного слоя кожи; тепловой сигнал каким-то образом посылается от рецептора на окончания нервных клеток.

Рис. 1. Клетки кожи: кератиноциты (зелёные) и меланоциты (красные); синим окрашены ядра клеток. (Фото GE Healthcare).

Оказалось, что для передачи сигнала на нервные клетки эти рецепторы используют монооксид азота, который образуется в кератиноцитах без участия кислорода. Монооксид азота — известная мультифункциональная молекула, считающаяся одним из древнейших сигнальных соединений. В числе её многочисленных забот — служба нейромедиатором в головном мозгу. Но вся соль открытия состоит в том, что монооксид азота, который обычно синтезируется для внутриклеточных нужд, образуется в результате работы ферментов NO-синтаз, которым требуется кислород.

В экспериментах учёных из Института Скриппса (США) кератиноциты производили NO обходным способом, который имеет место, например, в слюне и других биологических жидкостях, но не внутри клеток; в этом случае монооксид образуется путём «вычленения» его из нитритов, поступающих в организм вместе с пищей. Если к культуре кератиноцитов переставали добавлять нитриты, уровень NO падал в них до нуля. Если мышей держали на диете, в которой опять-таки не было нитритов, они переставали распознавать тепловую разницу, как если бы у них выключили ваниллоидный рецептор.

Как пишут исследователи в журнале Nature Communications, поверхностные рецепторы TRPV3 в кератиноцитах передают термический сигнал на TRPV1, которые тоже являются тепловыми и болевыми рецепторами, но находятся непосредственно на нервных окончаниях. Ранее было показано, что TRPV1 активируются монооксидом азота, так что новые данные прекрасно достраивают картину передачи теплового сигнала с поверхности кожи на соответствующие нервные клетки. Блокирование TRPV1-рецепторов у мышей приводило к тому же эффекту, что и безнитритная диета.

Деятельность TRPV3 важна не только в смысле термической чувствительности: от правильной работы этого рецептора зависит заживление ран, он заставляет кератиноциты мигрировать к повреждённому участку кожи. Если работа этих рецепторов не определяется присутствием кислорода, это заставит по-иному взглянуть, например, на существующие способы лечения термических ожогов.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Takashi Miyamoto, Matt J. Petrus, Adrienne E. Dubin & Ardem Patapoutian TRPV3 regulates nitric oxide synthase-independent nitric oxide synthesis in the skin. – Nature Communications. – 2011. – 2. – Article number: 369 doi:10.1038/ncomms1371;Published 28 June 2011.