Ионный канал TRPC5 заставил зубы болеть от холода

Ученые определили, какие именно молекулярные механизмы отвечают за ту пронизывающую боль, которую может вызвать холод в больных зубах. Эксперименты на мышах с искусственно продырявленными зубами показали, что главную роль в этом играет ионный канал TRPC5, который находится в клетках-одонтобластах, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advance.

Почти любой человек знает, как сильно могут болеть зубы, когда в рот попадает что-то холодное. Как правило, это означает, что зуб не в порядке — начался кариес, то есть разрушение слоя эмали и дентина, или даже пульпит — воспаление в полости зуба. Внутри зуба под слоем похожей на керамику эмали и менее прочного и пронизанного каналами дентина находятся кровеносные сосуды, нервы и специализированные клетки — одонтобласты, которые и формируют дентин. Под слоем одонтобластов находится так называемое нервное сплетение Рашкова, оно и дарит нам столь разнообразные ощущения от кариеса и пульпита. Но как работает механизм передачи болевых ощущений на молекулярном уровне, ученые до сих пор точно не знали.

Прежние исследования температурной чувствительности кожи и слизистых показали, что за нее отвечают определенные типы ионных каналов — белковых молекул, которые могут пропускать или наоборот перекрывать «ворота» для ионов в клеточных мембранах. Некоторые подтипы термочувствительных ионных каналов из семейства TRP (transient receptor potential) при охлаждении «открываются», ионы деполяризуют нервные клетки и запускают потенциал действия, то есть передачу нервного импульса (подробно о механизме передачи нервных импульсов читайте в нашем материале «Не голова, а компьютер»). Ранее российские ученые научились, используя эти каналы, управлять нейронами, меняя температуру.

В коже роль таких рецепторов холода играют каналы TRPM8 и TRPA1 (первый из них также отвечает за температуру тела), и эти же каналы были обнаружены в клетках пульпы зуба. Однако эксперименты на клеточных культурах и на крысах не подтвердили участие этих каналов в холодовой чувствительности. Одна из статей, опубликованная в 2018 году, подводит итог этим попыткам прямо в названии: «TRPM8 и TRPA1 не влияют на чувствительность зубной пульпы к холоду».

Катарина Циммерман (Katharina Zimmerman), профессор берлинского университета Фридриха-Александра, и ее коллеги еще в 2011 году обнаружили, что высокочувствительным рецептором холода является ионный канал TRPC5, который присутствует в клетках периферической нервной системы. Группа Циммерман решила проверить, где еще в человеческом организме роль детектора холода играет TRPC5 и обратили свое внимание на зубы.

Общепринятый взгляд на температурную чувствительность зубов состоял в том, что «потепление» или «похолодание» приводит к колебаниям давления жидкости в порах в дентиновом слое, что, в свою очередь, воздействует на нервные окончания в этих порах. Чтобы выяснить какие именно ионные каналы реагируют на холод, Циммерман и ее коллеги провели целую серию экспериментов на клетках in vitro и генномодифицированных мышах.

Ученые провели эксперимент на четырех группах мышей, первая из них была контрольная, а в трех других были животные с «выключенными» генами, ответственными за производство белков TRPA1, TRPM8 и TRPC5. У половины мышей из каждой группы вызвали искусственный пульпит — то есть создали отверстие, соединяющее полость зуба и ротовую полость. Из прежних экспериментов было известно, что мыши страдающие от «холодовой» боли из-за искусственного пульпита демонстрируют парадоксальную любовь к раствору сахарозы — они выпивают его в полтора раза больше, чем контрольные животные. Результаты эксперимента показали, что мыши из трех групп - контрольной и с выключенными TRPA1, TRPM8 - получив дырки в зубах стали пить в три раза больше сахарного раствора, но мыши из четвертой группы с нокаутированным геном пили его примерно в тех же количествах - рост наблюдался, но он не был статистически значимым. При этом у остальных мышей любовь к сахарному раствору вернулась почти на прежний уровень, когда им дали анальгетик.

Иначе говоря, мыши с выключенным ионным каналом TRPC5, в отличие от коллег по эксперименту, не заметили дырку в зубе.

Кроме того, ученые провели эксперимент с препаратом мышиной  нижней челюсти, содержащей зубы и нижний альвеолярный нерв, отходящий от нее, чтобы проверить, действительно ли нервы реагируют на холод (и получили реакцию, которая была в десять раз выше, чем у нейронов кожи), а также проверили уровень реакции здоровых зубов, используя блокаторы TRPC5, в частности, ML204. 

Чтобы отыскать, в каких именно клетках находится TRPC5, ученые использовали флуоресцентные белки. Они показали, что в основном эти рецепторы находятся в слое одонтобластов.

Этот же метод показал, что TRPC5 становится значительно больше (почти в два раза) в человеческих зубах, пораженных пульпитом.

Циммерман и ее коллеги считают, что их работа дает новые мишени для лечения зубной боли и воспаления, более того, они показали, что врачи уже "атаковали" эту мишень: вещество эвгенол, которое давно используют стоматологи, может блокировать каналы TRPC5.

Ранее мы писали, что болезни зубов связали с повышенным риском рака печени. 

Сергей Кузнецов