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寒いと痛みが増す機構にはNav1.8が関与

寒いと痛覚が増すのは電位依存性Naチャネルが活性化するから
Zimmermann et al,
Sensory neuron sodium channel Nav1.8 is essential for pain at low temperatures
nature 447, 14 Jun 2007


こういう論文、大好きです。
「そうそう、これが知りたかった!」と言いたくなるような、
日常の疑問に生化学レベルで答えを出してくれる論文。


肌が冷気にさらされていると、何かが肌に衝突した時、異様な痛みを覚えることがあります。

小学生のとき、なぜか縄跳びは冬の体育科目だったわけですが、
たまに失敗して手の甲や頬に縄が当たると非常に痛かったのをよく覚えています。
明らかに、暖かい環境で失敗するよりも痛いんですよ。

この現象はとても不思議でした。
当時考えたのは、
・寒さで縄が硬くなっているからではないか(水が氷になると痛いように)
・暖かい時には汗が衝撃を吸収してくれるのではないか

など、物理的な性質のことばかりでした。
当時は物理学にしか興味がなかったのも一因かもしれません。

生体の過敏性の方が温度によって変わっていたんですね。

論文の概要は以下の通り;

・Nav1.8は、電位依存性のナトリウムチャネル(VGSC)の一つ。
TTX抵抗性を持ち、皮膚表層の侵害受容繊維のみに存在する。

・冷却により興奮する細胞膜において、TTX感受性のVGSCは、冷却されるにつれて不活性化する。

・それに対し、Nav1.8は冷却されても不活性化しない。

・むしろ低温では興奮閾値が下がるので、わずかな膜電位の変化でも活性化する。

・低温下では、Nav1.8のみが、中枢神経へ信号を送ることができるチャネルである。

・実際に、Nav1.8をノックアウトしたマウスでは、冷却刺激にも機械刺激にも応答しなかった。

・低温下であっても痛覚は重要な情報であるため、このような機構が進化的に保存されてきたのであろう。

(以上)


何ともすっきりした論文です。

しかし、確かTRPVファミリーの中にも、メントールなどのリガンドが結合することで活性化の閾値が下がって、中枢に情報を送るようなものがあった覚えが。
あれは侵害受容ニューロンnociceptive neuronではないのかな。

あと、低温下でも痛覚は重要とディスカッションされていますが、
閾値を下げる必要まであるのかは疑問に思いました。
他の受容体が不活性化しているのであれば、それだけで相対的に強い刺激になるはずで、わざわざ『温暖下では痛みとは感じない』刺激にまで反応する必要があるのか疑問です。

このあたりは進化的な中立性が原因なのかもしれません。
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コメント

原著を読んでいませんが、筆者らは

・低温下であっても痛覚は重要な情報であるため、このような機構が進化的に保存されてきたのであろう。

と結論付けているだけで、

「閾値を下げる必要まである」とはいっていないのでは?

閾値を下げること(単にTTX耐性のものの性質として下がってしまうだけかも?)が重要なのではなく、
TTX感受性のVGSCのように冷却されるにつれて不活性化することがないのが重要なのでは?

わざわざ『温暖下では痛みとは感じない』刺激にまで反応する必要があるのではなく、
感じなければならないシグナルをきっちり受容する必要があるからなのでは?

すごく痛いのを感じない危険よりも
あまり痛くないのに痛いと思う方が生物学的に有利なんだろうなぁ。

と、門外漢は思いました。

漢字を正しく使ってもらえると助かります。
真剣に???と思った場所がありました(笑)

自分に関係がないけど面白い話題があるので
このブログは気に入っています。

>Ozさん

>「閾値を下げる必要まである」とはいっていないのでは?

仰る通りです。
つまり、意図したのは「著者らの説は、閾値が下がるというデータにまでは敷衍できないのではないか」ということです。
私も読み込んではいませんが、閾値を下げる機構まで進化的に保存されているのかどうかまでは議論されていなかったはずなので。

>わざわざ『温暖下では痛みとは感じない』刺激にまで反応する必要があるのではなく、
>感じなければならないシグナルをきっちり受容する必要があるからなのでは?

これも同感です。
疑問だったのは「きっちり」の度合いを超えて不快なまでに敏感に反応する機構が進化的に生き残っていることでして。
ただ仰るように、「すごく痛いのを感じない」よりはずっと生物学的に問題性が低いので、淘汰されなかったのだろうと推察しています。

>漢字を正しく使ってもらえると助かります。
>真剣に???と思った場所がありました(笑)

お恥ずかしい限りです。
このエントリーでしょうか?
他のエントリーでも、お気づきになったらご指摘いただけると大変助かります。

???と思ったのは「むしろ低音では興奮閾値が下がるので、」
これは誤字かなぁ?と思ったのは「冷却刺激にも機会刺激にも応答しなかった。」
です。

>Ozさん

ありがとうございます。
明らかな誤字ですね。早速直しておきました。
今後もご指摘いただけると大変助かります。

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