Біль – це фізіологічна функція організму, яка захищає його і сигналізує про небезпеку. Але нерідко він може переходити у хронічну форму. Природу такого болю складно зрозуміти, а отже – і ефективно лікувати. Науковці з усього світу, зокрема і з України, намагаються вирішити цю проблему.
Про клітинні і молекулярні механізми виникнення болю та його генетичне лікування йшлося у лекції доктора біологічних наук, професора кафедри біомедицини і нейронаук Київського академічного університету Нани ВОЙТЕНКО.
Захід відбувся в рамках Тижня мозку в Україні – серії науково-популярних онлайн-лекцій провідних українських науковців про таємниці роботи мозку людини, яку організували Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київський академічний Університет, ПЗВО «Академія Добробут», проєкти «Дні Науки» і «Моя наука», Українське товариство нейронаук та проєкт програми Горизонт 2020 «NEUROTWIN».
За словами Нани Войтенко, болем ми називаємо два дуже різні процеси – коли болить тіло і коли «болить душа» Спільне у цих процесах одне – ними управляє наш мозок. У світі є люди, які зовсім не відчувають болю. Але, на жаль, це не «суперсила», а генетичне захворювання.
«Такі люди рідко доживають до дорослого віку, бо «пропускають» важливі сигнали – вчасно не відчувають симптоми апендициту, серцевого нападу тощо, – розповідає науковиця. – На щастя, це дуже рідкісне захворювання. На нашій планеті не більше ста таких пацієнтів, вони повинні жити під постійним наглядом лікарів».
Є й інша крайність, коли гострий біль, який має захисну функцію, перетворюється на хронічний. За словами науковиці, такий біль втрачає свою захисну функцію і сильно знижує якість життя. Стандартний фармацевтичний підхід поки не має «на озброєнні» нічого кращого за опіати.
«На жаль, такий біль дуже погано піддається лікуванню, – зауважує Нана Войтенко. – І в тих країнах, де дозволено евтаназію, він може бути однією з підстав для цієї процедури»
НОВА КОНЦЕПЦІЯ
Близько 10% (а за деякими джерелами і 20%) людей у світі відчувають хронічний біль. Такі цифри навела науковець під час лекції. Щоб знайти адекватні ліки, необхідно розуміти, які механізми на клітинному та молекулярному рівні починають працювати неправильно.
– У зв’язку з тим, що адекватного лікування хронічного болю поки що майже не існує, було запропоновано нову концепцію – аналізувати молекулярні механізми, які залучені до генерації болю та розглядати біль як самостійну клінічну сутність, а не наслідок того чи іншого захворювання, – розповіла Нана Войтенко. – У багатьох західних країнах вже існують клініки, які лікують саме біль, а не захворювання, що його викликали. Це відбувається з двох причин. По-перше, іноді первинне захворювання є невиліковним, а прибравши біль ми можемо підвищити якість життя пацієнта. По-друге, часто біль продовжує існувати без причини, яка її викликала – це вже самостійне захворювання.
СИСТЕМА ГЕНЕРАЦІЇ
Як працюють системи організму, які задіяні у генерації болю?Як пояснила пані Нана, все наше тіло пронизано відростками нервових клітин, закінчення яких можуть передавати сигнали у відповідь на подразнення – теплове, механічне, хімічне. Ці сигнали поширюються по відростках нервових клітин – від периферії через спинний мозок до головного мозку, де й відбувається формування емоції болю. Наскільки сильною і тривалою буде ця емоція, залежить від того, як первинний сигнал оброблено в декількох місцях перемикання, перше і найважливіше з яких – спинний мозок. А кінцева емоція формується в корі великих півкуль головного мозку.
– Процес поширення сигналу дротами нервових клітин нагадує протікання струму, – розповідає науковиця. – Фактично це і є електричний струм, який переноситься зарядженими частинками – іонами. При перенесенні електричного заряду від клітини до клітини виділяється хімічна речовина – нейромедіатор, який допомагає запустити електричний сигнал в наступні клітини. Таким чином сигнали, зокрема й больові, передаються з периферії у головний мозок.
УНІВЕРСАЛЬНИЙ ПОСЕРЕДНИК
Участь у передачі сигналів беруть іони калію, натрію та кальцію. «Саме іон кальцію відіграє особливу роль, – зауважує Нана Войтенко. – Його називають універсальним посередником. Саме зміна внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію регулює абсолютно всі фізіологічні процеси в організмі – від експресії генів до загибелі клітин».
Науковець продемонструвала на екрані декілька прикладів кальцієвої регуляції. Зокрема, до кожної клітини живої личинки риби було генетично уведено кальцієвий барвник. Бачимо великі спалахи – так нервові клітини рибки відреагували на їжу, що пропливала повз.
– В нашому організмі є АМРА-рецептори, які допомагають передати сигнал до наступної клітини, – продовжує професор. – Вони дуже рухливі, активно беруть участь у когнітивних процесах – запам’ятовуванні, мисленні, навчанні. А в спинному мозку вони залучені до передачі сенсорної інформації, зокрема й больової. У нормі ці рецептори не проводять ті самі іони кальцію. А при патології, коли з’являється джерело болю, вони перебудовуються і починають проводити кальцій. Причому, якщо біль хронічний, то навіть прибравши його джерело, рецептори все одно залишаються у такому «кальцієпровідному» стані. В цьому випадку нейрони спинного мозку перевантажуються кальцієм, працюють у неправильному режимі і можуть навіть загинути.
Науковець продемонструвала, як схематично виглядає рецептор, а також молекулярний «якір», який утримує його у мембрані клітини, а також – механізм заміни «правильних» рецепторів на «неправильні».
«Саме вхід кальцію через інший рецептор активує спеціальний білок, який порушує зв’язок рецептора з молекулярним якорем, що утримує рецептор у мембрані, – пояснила вона. – Тож на зміну рецептору, який не пропускає кальцій, приходить інший, який пропускає. Багато кальцію починає потрапляти до клітини і вона подає сигнал болю».
ГЕНЕТИЧНИЙ ВПЛИВ
– Ми придумали спосіб генетично вплинути на таку неправильну роботу рецептора, – розповіла Нана Войтенко. – Так, можна просто заблокувати рецептори якимось препаратом, і вони припинить свою роботу. Але ми пішли іншим шляхом – генетичного впливу. Прагнемо не просто його заблокувати, а залишити у стані, коли він не пропускає кальцій. Для цього наші науковці сконструювали специфічні антисенсові олігонуклеотиди (короткі молекули – фрагменти нуклеїнової кислоти). Потрапляючи до клітини, вони пригнічують її експресію.
Поки цей механізм випробовується на мишах. Потрапляючи до спинного мозку тварини, ці молекули блокують передачу генетичної інформації.
«Іншими словами – запобігають синтезу певного білку в певному місці організму, – конкретизує науковиця. –Наприклад, у відділі спинного мозку, куди потрапляють сигнали від запаленої кінцівки. За такої терапії АМРА-рецептори працюють в нормальному режимі і миша перестає відчувати біль – навіть за наявності хронічного запалення, тобто рецептори залишаються в нормальному стані. Сенс дії цих нуклеотидів – блокування роботи певних генів задля запобігання трансляції відповідних білків.
Як ішлося під час лекції, технологія використання антисенсових олігонуклеотидів – це підхід, який застосовується для лікування багатьох захворювань. У США вже пройшов патентування і отримав дозвіл FDA (Управління з продовольства і медикаментів) перший антисенсовий препарат, який використовують для лікування цитомегаловірусної інфекції сітківки. До речі, як наголосила пані Нана, деякі вакцини проти COVID-19 теж побудовані за схожим принципом.
– Незважаючи на вдавану простоту, в даній технології існує багато підводних каменів, – додала науковиця. – Багато чого ще треба вивчати і тестувати. На жаль, препаратів такого типу, які можна просто зараз застосувати для лікування хронічного болю у людини, поки немає.І величезна кількість медико-біологічних лабораторій в усьому світі ще продовжують працювати в цьому напрямку, щоб хоча б наблизитись до тестування на пацієнтах.
ЗБЕРЕГТИ СИЛИ ДО ПЕРЕМОГИ
Загальна порада, яку дає лекторка глядачам, – якщо болить, треба звертатись до лікаря, бо це, якщо використовувати лексику воєнного часу, «повітряна тривога». Якщо до лікаря звернутися немає можливості, можна прийняти доступне знеболювальне, але зловживати не варто – потрібно намагатись усунути причину. Окрім того, Нана Войтенко порушила питання душевного або емоційного болю. Погодьтесь, трапляються ситуації, коли сильні душевні страждання, об’єктивно приносять нам фізично болюче відчуття.
– Коли людина перебуває у стані хронічного стресу, підвищується рівень кортизолу, це негативно впливає на всі системи організму, зокрема на серцево-судинну та нервову, і може викликати реальний больовий синдром, – зауважила науковиця. – Дослідження показали, що не тільки хронічний біль може спричиняти клінічну депресію, а й навпаки – стан депресії може спричинити різні види хронічного болю. Чим більше ми нервуємось, тим більша ймовірність того, що у нас виникне хронічний больовий синдром. Але не лише депресія, а й просто стан тривожності може збільшувати хронічний біль.
Повертаючись до фізіології, Нана Войтенко нагадала, що біль генерує кора головного мозку, яка збирає та обробляє сигнали від усіх сенсорних систем. Тому дуже важливо тримати нашу нервову систему в порядку.
«Розумію, що зараз це особливо важко, але треба намагатись не нервувати, знаходити способи відволікатись від страшних новин з фронту, – резюмувала професор. – Нам не потрібно слухати новини 24 години на добу, потрібно знаходити в собі сили займатись фізичними вправами, потрібно змусити себе робити щось позитивне – тільки так зможемо зберегти своє ментальне та фізичне здоров’я. Ми повинні подбати про себе, щоб мати можливість допомогти тим, хто цього потребує і мати сили відновити нашу Україну після Перемоги».
Підготував Дмитро ШУЛІКІН