Ученые объяснили нечувствительность землекопов к боли

Голые землекопы — животные во многом уникальные. Они эусоциальны и образуют стаи со строгой и сложной иерархией во главе с самкой-матриархом. Продолжительность их жизни во много раз превышает среднюю для грызунов, они демонстрируют отличную устойчивость к развитию рака и почти нечувствительны ко многим видам боли. В новой статье, опубликованной в журнале Science, отмечается, что эта нечувствительность исключительно важна для голых землекопов, позволяя осваивать ниши, недоступные для прочих норных животных: например, окрестности гнезд агрессивных муравьев.

Болевая нечувствительность голых землекопов была обнаружена около 10 лет назад Гэри Лювином (Gary Lewin) из немецкого Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка. Тогда ученый продемонстрировал, что они нисколько не страдают при контакте с кислотой и жгучим капсаицином. Теперь — уже во главе большой международной команды ученых — Лювин исследовал механизмы этой нечувствительности.

Биологи из стран Африки и Европы совместно изучили реакцию голых землекопов и родственных им видов на воздействие веществ, способных вызывать сильное жжение на коже человека и большинства других млекопитающих: соляную кислоту, капсаицин красного перца и аллилгорчичное масло (AITC), придающее острый вкус хрену и васаби. Со всеми этими веществами —или их близкими аналогами — голые землекопы сталкиваются в природе. Нечувствительность к кислоте продемонстрировали три вида семейства землекоповых, к капсаицину — два, к AITC — один вид.

Любопытно, что эту уникальную нечувствительность обнаружили не у «обычных» голых землекопов Heterocephalus glaber, а у землекопов-пескороев Cryptomys hottentotus, эндемичных жителей востока ЮАР. «AITC “атакует” аминокислоты и ведет к разрушению белков, — говорит Гэри Лювин, — именно поэтому все прочие известные нам виды избегают вступать в контакт с этим веществом». Пескорои оказались уникальны, и ученые решили выяснить, с чем связана их устойчивость.

Взяв пробы нейронов, ответственных за передачу болевого сигнала к спинному мозгу, ученые проанализировали активности порядка 7000 генов в них и обнаружили, что у нечувствительных к AITC грызунов подавлена активность генов, кодирующих белки TRPA1 и NaV1.7. Эти мембранные белки непосредственно связаны с передачей сигналов боли, и TRPA1 служит мишенью целого ряда раздражающих веществ растений.

Неудивительно, что у многих животных экспрессия гена TRPA1 понижена, но у пескороев она оказалась подавлена вовсе. С другой стороны, нейроны этих грызунов продемонстрировали повышенную активность гена другого мембранного белка — NALCN, — и ученые показали, что если этот белок заблокировать химически, то животные тут же проявляют чувствительность к ожогу аллилгорчичным маслом.

Тем временем работавшие в Африке ученые заметили, что Cryptomys hottentotus устраивают норы поблизости от гнезд муравьев Myrmicaria natalensis, известных своей агрессивностью и жгучим токсином. Экспериментируя, биологи показали, что инъекции небольших количеств этого токсина вызывают моментальную боль у всех грызунов и землекопов, кроме Cryptomys hottentotus, и только если у них не подавляется работа белка NALCN. Очевидно, эта способность позволяет им населять эти ниши, слишком неприятные и даже опасные для остальных роющих животных, и чувствовать себя в большей безопасности.