Голод отключает восприятие хронической боли
Боль может быть ценной. Без нее мы могли бы позволить нашей руке задержаться на горячей плите, например. Но более продолжительная боль, такая как воспалительная боль, которая может возникнуть после травмы, может быть изнурительной, что мешает нам выполнять важные задачи. В естественных условиях недомогание и апатия, вызванная такой болью, может даже препятствовать выживанию.
Согласно исследованиям нейробиологов Университета Пенсильвании, мозг имеет способ подавить хроническую боль, когда животное голодает, позволяя ему искать пищу, при этом оставляя неповрежденным ответ на острую боль. Их работа выявила крошечную популяцию из 300 клеток головного мозга, ответственную за способность определять приоритет голода над хронической болью, группу нейронов, которая может предлагать цели для новых болевых процедур.
«Моя лаборатория изучает голод, и мы можем найти нейроны, которые заставляют вас голодать и манипулировать этими нейронами и контролировать их деятельность. Но в реальном мире все не так просто. Вы не в изолированной ситуации, где есть только вы. Это исследование должно было попытаться понять, как животное объединяет множество потребностей, чтобы прийти к поведенческому выводу, который является оптимальным». — говорит Дж. Николас Бетли, доцент кафедры биологии.
«Мы не знали того, что голод будет так сильно влиять на ощущение боли, но когда мы увидели, что это поведение разворачивается перед нами, все это стало иметь смысл. Если вы животное, то не имеет значения если ли у вас есть травма или нет, вы должны быть в состоянии преодолеть ее, чтобы найти питательные вещества, необходимые для выживания».
Лаборатория Бетли сосредоточилась на изучении голода, в частности, как голод может изменить восприятие. Любопытно, но голод может взаимодействовать с ощущением боли — исследователи наблюдали, как мыши, которые не ели в течение 24 часов, реагировали либо на острую боль, либо на более длительную воспалительную боль, что, как полагают, связано с сенсибилизацией нейронных цепей в головном мозге.
Ученые обнаружили, что голодные мыши все еще реагируют на источники острой боли, но менее восприимчивы к воспалительной боли, чем их сытые коллеги. Их поведение было аналогичным поведению у мышей, которым был дан противовоспалительный болеутоляющий препарат.
В эксперименте исследователи обнаружили, что голодные мыши не избегают места, где они подвергались воспалительной боли, в то время как мыши, которые не голодали, избегали такие места.
Это поставило вопрос о том, какая часть мозга обрабатывала это пересечение между голодом и болью. Чтобы узнать об этом, исследователи включили в эксперимент группу нейронов, которые, как известно, активируются нейронами связанными с голодом (AgRP), и обнаружили, что хронические болевые реакции стихают, тогда как острые болевые реакции остаются неизменными.
Чтобы получить более конкретную информацию о вовлеченном регионе мозга, команда затем изучила, какая субпопуляция нейронов AgRP объединяет сигналы голода с воспалительной болью. Активируя каждую субпопуляцию нейронов AgRP по одному, ученые обнаружили, что стимуляция только нескольких сотен нейронов AgRP, которые проецируются на парабрахиальное ядро, значительно подавляла воспалительную боль.
«Это было действительно поразительно. Мы показали, что острый ответ на боль оставался совершенно неизменным, но воспалительная боль была подавлена в значительной степени» — говорят исследователи.
«Действительно интересно то, что из миллиардов нейронов это конкретное поведение опосредуется примерно 300 нейронами».
Дальнейшие эксперименты выявили нейротрансмиттер, молекулу под названием NPY, ответственную за выборочную блокировку воспалительных болевых реакций. Блокирующие рецепторы для NPY отменяли действие голода, и боль возвращалась.
Исследователи взволнованы потенциальной клинической значимостью своих результатов. Если они присутствуют у людей, эта нейронная цепь предлагает цель для облегчения хронической боли, которая может быть после травм, типа той боли, которую в настоящее время часто ослабляют опиоидные препараты, которые также препятствуют острой боли.
«Мы не хотим полностью отключать боль, есть дополнительные причины для боли, но было бы здорово, чтобы мы могли нацелиться только на воспалительную боль».
Сделав следующие шаги в этой области работы, исследователи хотели бы более детально определить, как мозг обрабатывает воспалительную боль, в идеале определяя больше целей для его подавления. И они будут продолжать изучать, как различные методы выживания интегрируются в мозг и как мозг обрабатывает и определяет их приоритетность.
«Дело не в том, что вся информация направляется в ваши высшие мыслительные центры в мозге, а в том, что существует иерархия, конкуренция, которая возникает между различными областями, и которая происходит до того, как боль начинает восприниматься.»
Больше информации: Amber L. Alhadeff, Zhenwei Su, Elen Hernandez, Michelle L. Klima, Sophie Z. Phillips, Ruby A. Holland, Caiying Guo, Adam W. Hantman, Bart C. De Jonghe, J. Nicholas Betley. A Neural Circuit for the Suppression of Pain by a Competing Need State. Cell, 2018; 173 (1): 140 DOI: 10.1016/j.cell.2018.02.057