Układ nerwowy za pomocą narządów zmysłów łączy nas ze światem zewnętrznym. Mnogość form, jakie przybierają narządy i receptory, może przyprawić o zawrót głowy, co również dzięki nim byłoby odczuwane. Na przykład narząd Cortiego w uchu odpowiada za słuch, a fotoreceptory w siatkówce oka za wzrok. Ale bez wątpienia największym narządem zmysłu jest skóra, usiana m.in.: ciałkami Paciniego, tarczkami Merkela i wolnymi zakończeniami nerwowymi.

Receptory te odbierają dotyk, nacisk, wibracje, ból, ale też ciepło i zimno. Pozwalają odróżniać przedmioty i ich tekstury, uniknąć wysokiej temperatury i poparzenia, czuć zimno i ciepło potraw, a u osób pozbawionych zmysłu wzroku – czytać alfabetem Braille’a. Listę funkcji i zadań można by ciągnąć w nieskończoność. Jednak to, w jaki sposób bodziec w postaci uścisku dłoni albo uderzenia gorącego powietrza zmienia się w sygnał elektryczny, który jest językiem układu nerwowego, pozostawało tajemnicą rozwiązaną dopiero przez badania tegorocznych laureatów.

Profesor David Julius, amerykański fizjolog pracujący w Uniwersytecie Kalifornijskim, w 1997 r. odkrył receptor wykrywający kapsaicynę, związek z rodziny waniloidów odpowiedzialny za pikantność np. papryczki chilli. Julius wraz ze współpracownikami stworzyli linie komórek, zaopatrując je w geny, które w neuronach podejrzewane są o udział w odczuwaniu dotyku i temperatury. Po wielu próbach udało się zidentyfikować odpowiedni receptor reagujący na kapsaicynę – TRPV1. Jest to kanał jonowy, którego aktywacja związana jest z odczuwanie palącego bólu.

Okazało się jednak, że nie tylko kapsaicyna powoduje otwarcie (czyli aktywację) kanału. Ta sama reakcja pojawiała się w temperaturze 43 i więcej stopni Celsjusza. Profesor Julius, chcąc dowiedzieć się, dlaczego papryczka chilli powoduje uczucie ciepła, odkrył receptor wysokiej temperatury. Wkrótce potem wykryte zostały również inne kanały jonowe. TRPV3 i TRPV4 aktywowane są przy niższych temperaturach, zaś TRPM8 jest receptorem zimna wrażliwym na temperaturę poniżej 25 stopni i mentol znany z maści chłodzących i miętowych cukierków.

Tego ostatniego odkrycia niezależnie od siebie dokonali obaj tegoroczni laureaci. Ale nie za nie Ardem Patapoutian, libański naukowiec ormiańskiego pochodzenia, otrzymał Nagrodę.

Patapoutian wraz z zespołem w Scripps Research Institute w Kalifornii odkrył linię komórek wrażliwych na dotyk. Po dotknięciu komórki przy pomocy mikropipety odczytywany był potencjał elektryczny. By odkryć konkretne receptory, stworzono listę potencjalnych genów kodujących białka receptorowe oraz te o nieznanej funkcji. Następnie usuwając jeden z tych genów sprawdzano, czy komórka po szturchaniu mikropipetą zareaguje. Lista obejmowała 72 potencjalne kanały jonowe, a poszukiwany – PIEZO1 był na niej ostatni.

Wkrótce odkryto również drugi kanał PIEZO2, który okazał się być kluczowy dla zrozumienia odczuwania dotyku. Grupa badawcza Patapoutiana dowiodła, że po usunięciu genu Piezo2 myszy przestają odczuwać lekki dotyk, wibracje i propriocepcję, czyli czucie położenia ciała i kończyn. Późniejsze badania potwierdziły odkryte funkcje – u osób z wrodzonym defektem tego genu pojawiały się wspomniane zaburzenia.

Komitet Noblowski nagrodził naukowców za odkrycia z zakresu fizjologii człowieka, choć mają one również znaczenie medyczne. Mutacje tych genów wywołują choroby – malformacje limfatyczne, anemię hemolityczną czy też dziedziczny syndrom napadowego bólu. Lepsze zrozumienie mechanizmów odpowiedzialnych za ból i czucie pozwalają na doskonalsze terapie, w tym leczenie przewlekłego bólu.

Michał Kuźmiński: Odczucie pikanterii wywołuje substancja drażniąca, uruchamiając receptory bólowe. Tak jest, ostrość to wrażenie bólowe.