За последние пять лет генетики связали три серьёзных расстройства, приводящих к неверному восприятию боли организмом, с мутациями в гене SCN9A. Во всех случаях те или иные генетические вариации оказывали влияние на структуру белка, контролирующего канал Na_v1.7, через который натрий поступает в нервные клетки при появлении болевого стимула. (Натрий определяет, посылает ли нейрон сигнал в мозг.)

В двух случаях из трёх люди страдали от боли из-за того, что "неправильный" вариант гена заставлял канал для натрия либо слишком легко открываться, либо не давал ему потом закрыться. В третьем случае белок, кодируемый SCN9A, и вовсе не функционировал, в результате люди не были способны чувствовать боль вообще.

Здесь показаны четыре проявления работы/поломки канала Nav1.7. Сверху перечислены различные заболевания, приводящие к тем или иным нарушениям в регистрации болевых ощущений (WT – нормальное состояние без мутаций) (иллюстрация The Journal of Clinical Investigation).

"Мы решили выяснить, могут ли вариации кода в этом гене определять человеческую степень чувствительности к боли", — рассказывает Джеффри Вудс (Geoffrey Woods) из Кембриджского института медицинских исследований, обнаруживший в своё время генетическую связь в третьей группе упомянутых выше больных.

	Натриевый канал внутри кончика аксона нервной клетки (фото Joel A. Black/Yale University).

Для этого Вудс и его коллеги из разных стран исследовали различия в строении SCN9A у 578 больных остеоартритом (osteoarthritis) и обнаружили 27 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), то есть перестановок аминокислот в ДНК. Затем биологи сравнили их наличие с болевым порогом пациентов, в каждом случае обращая внимание на серьёзность заболевания.

Один из найденных SNP присутствовал примерно у 10% участников исследования, и его наличие приводило к значительному усилению болевых ощущений. (К сожалению, порог чувствительности — субъективная величина, но пока учёные могут ориентироваться лишь на слова человека.)

Далее генетики сравнили присутствие этого изменённого участка кода и болевые ощущения у 195 пациентов из Финляндии, страдающих от воспаления седалищного нерва, 100 датчан, "чувствующих" фантомную боль в ампутированных конечностях (phantom limb pain), 179 человек, у которых был удалён межпозвоночный диск, чтобы избавить их от боли в пояснице, и 200 больных с панкреатитом (воспалением поджелудочной железы).

Пока не ясно, существует ли связь между данным геном и развитием хронических болей, которыми страдают около 20% взрослого населения планеты. "Обнаруженный ныне генетический вариант может быть частично виноват в том, что у некоторых людей хронические боли сильнее, чем у других", – комментирует Макдоналд Кристи (Macdonald Christie) из университета Сиднея (иллюстрация с сайта wegohealth.com).

Оказалось, что в первых двух группах у людей, испытывающих, по их мнению, самую сильную боль, тот самый полиморфизм чаще всего присутствовал. В других группах подобное статистически не подтвердилось, хотя тенденция тоже была налицо.

Затем учёные проверили гипотезу на здоровых людях. Для этого они попросили 186 женщин рассказать о своих болевых ощущениях при воздействии сильного тепла. И в этот раз выяснилось, что более низкий болевой порог был у тех участниц исследования, что обладали определённой вариацией в SCN9A.

В статье, опубликованной в открытом доступе в PNAS, Вудс со товарищи приводят следующее сравнение: людей, не имеющих в своём геноме "неправильной" версии гена, природа как бы наделила натуральным болеутоляющим.

Чтобы понять, как однонуклеотидный полиморфизм понижает болевой порог, биологи внедрили изменённый ген в клетки почки (у них канал для натрия отсутствует). В результате клетки вырастили свои собственные каналы, которые закрывались менее эффективно, а значит, болевой сигнал, который мог быть отправлен ими в мозг, был сильнее. Однако эффект генетической вариации был крайне незначительным, поэтому сложно с уверенностью сказать, что дело только в SNP исследуемого гена.

Схематическое изображение SCN9A и позиций мутаций в нём (показаны стрелками), отвечающих за различные заболевания (иллюстрация PNAS).

Отметим, что в группах, которые изучали Вудс и его коллеги, 15-18% людей имели одну копию генетического варианта (обозначена на рисунке выше как R1150W), около 2-3% — две копии, что делает их ещё более чувствительными к боли.

Пока рано говорить о применении полученных данных на практике. Однако Джеффри уверен – нынешнее открытие, несомненно, поможет разработать более эффективные способы борьбы с неприятными ощущениями, а также уменьшить побочные эффекты обезболивающих лекарств. Для этого необходимо будет создать препарат, который сможет воздействовать напрямую на белок, открывающий/закрывающий натриевый канал.