Chili och hetta ger upphov till samma slags nervsignaler. Vårt sinne för varmt och kallt är kopplat till temperaturkänsliga jonkanaler i membranerna hos vissa nervceller. Några av dessa jonkanaler reagerar även på ämnen i kryddor som pepparrot, kanel, vitlök, kryddnejlika och ingefära.
Bild: Getty images

Kryddstark forskning mot smärta

Hur känner vi värme, kyla och beröring? Svaret kan leda till nya behandlingar mot smärta.

En del saker känns självklara ända tills man börjar tänka på dem. Som att hålla en bebis i famnen. Armarna sluter sig lagom hårt kring den lilla krabaten. Båda två känner värmen från den andras kropp. En härlig känsla. Men hur uppstår den?

Jämfört med syn, hörsel, lukt och smak var känseln länge dåligt utforskad. Årets medicinpristagare har ändrat på den saken. De har avslöjat hur celler bär sig åt för att omvandla olika stimuli i omgivningen till de elektriska nervsignaler hjärnan upplever som varmt, mjukt, hårt, kallt eller smärtsamt. I fokus står ett slags receptorer utanpå celler som reagerar genom att öppna en mikroskopisk kanal så att elektriskt laddade joner kan passera.

David Julius, 66 år, University of California, San Francisco, USA. Fick infallet att studera kapsaicin – det aktiva ämnet i chilipeppar – när han passerade en hylla med starka såser i en mataffär tillsammans med sin fru (som också är forskare).
Bild: Niklas Elmehed / Nobel Prize Outreach

David Julius, den äldre av årets två pristagare, fick upp ögonen för receptorer som ung doktorand i Kalifornien. Han läste böcker av psykologen och hippieikonen Timothy Leary – känd för att förespråka hallucinogena droger, och för att ha blivit kallad ”Amerikas farligaste man” av USA:s president Richard Nixon.

Läsningen av Leary väckte hans nyfikenhet på farmakologi. Men i sitt praktiska arbete i laboratoriet hade David Julius större nytta av mer vetenskapliga rapporter om hur LSD och liknande substanser kan användas för att ta reda på hur nervceller signalerar till varandra.

Växlade spår i en mataffär

I slutet av 1990-talet växlade han spår i sin forskning. Det skedde under ett besök i en mataffär. Framför en hylla med starka såser började han grubbla över kapsaicin, det aktiva ämnet i chilipeppar. Det var redan känt att kapsaicin påverkar nervceller som normalt registrerar smärta. Men hur går det till? Hur fungerar cellernas mottagare för det brännande ämnet?

I mataffären hade han sällskap av sin fru Holly Ingraham, forskare inom molekylär fysiologi. Hon sa åt honom att börja jobba i stället för att stå där och vela.

Sagt och gjort. David Julius och hans medarbetare letade igenom miljontals småbitar av dna motsvarande gener aktiva i nervceller som normalt reagerar på smärta, temperatur och annat som hör till känselsinnet. Till slut kom de fram till att receptorn för kapsaicin var en tidigare okänd jonkanal: Trpv1. Den reagerar även på smärtsamt höga temperaturer.

Chili och hetta ger alltså upphov till samma slags nervsignaler. Så lunchrestaurangens varning på menyn om att en maträtt med mycket chili är ”het” är väl förankrad i forskningen om Trpv1.

Bild: Johan Jarnestad

Intryck blir till ström

Varmt och kallt och kryddor

Av liknande skäl finns det vetenskaplig täckning för bilden av en snövit isbjörn utanpå förpackningar med mentolsmakande halspastiller. År 2002 hittade David Julius nämligen en annan jonkanal (Trpm8) som öppnar sig både när den utsätts för mentol och för låga temperaturer. En månad senare rapporterade årets andra medicinpristagare, Ardem Patapoutian, att han gjort samma upptäckt.

Numera är det känt att flera snarlika receptorer reagerar på temperaturer inom olika intervall. Det betyder att vårt sinne för varmt och kallt vilar på temperaturkänsliga jonkanaler i membranerna hos vissa nervceller. Några av dessa jonkanaler reagerar även på ämnen i kryddor som pepparrot, kanel, vitlök, kryddnejlika och ingefära.

David Julius har också kommit fram till att receptorn Trpv1 reagerar på ämnen som kroppen tillverkar under en inflammation, och att den kan bidra till ökad smärtkänslighet. Det ger hopp om nya behandlingar mot smärta.

Ardem Patapoutian, 54 år, Scripps Research, La Jolla, USA. Har armenisk härkomst och växte upp i Libanon under inbördeskriget. Vid 18 års ålder flydde han till USA, där han bland annat skrev horoskop för en lokal armenisk tidning.
Bild: Niklas Elmehed / Nobel Prize Outreach

Ardem Patapoutian kom in i forskningen om jonkanaler från ett helt annat håll. Han växte upp i Libanon men flydde inbördeskriget till USA när han var 18. Den första tiden livnärde han sig på att leverera pizzor och skriva horoskop i en lokal armenisk tidning (han har armenisk härkomst). Så småningom fick han uppehållstillstånd och började plugga på University of California Los Angeles. Där fick han extraknäck på ett molekylärbiologiskt laboratorium och kände sig omedelbart hemma bland provrör och entusiastiska nördar.

Ardem Patapoutian startade mängder av projekt, varav de flesta körde fast. Hans stora genombrott började med frågan om hur celler uppfattar mekaniskt tryck. Efter träget letande hittade han en receptor – Piezo1 – utanpå vissa celler. När en sådan cell utsätts för tryck öppnar receptorn en kanal som släpper in joner, vilket i sin tur fyrar av nervimpulser.

Genombrottet ledde snabbt till att han också hittade den snarlika receptorn Piezo2. Den har senare visat sig vara nödvändig både för att känna beröring mot huden och för att hålla reda på var kroppens olika delar befinner sig i förhållande till varandra. Det är tack vare detta ”muskelsinne” som du hyfsat bra kan föra samman dina båda pekfingrar framför ansiktet även med slutna ögon.

Vissa människor föds med en mutation som gör att de saknar Piezo2. Det är mycket ovanligt. Bara ett tiotal människor med mutationen har hittats i hela världen. De saknar förmågan att känna beröring på huden, och i brist på ett tillförlitligt muskelsinne måste de förlita sig på synen. Om en sådan person går genom ett rum när ljuset plötsligt slocknar är risken stor att han eller hon tappar balansen.

När lätt beröring gör ont

Dessa patienter har blivit viktiga för smärtforskningen. Det har nämligen visat sig att de under vissa betingelser slipper något som kallas sensitisering. När det gäller smärta så innebär sensitisering bland annat att en lätt beröring kan göra mycket ont. Ett läkemedel som lokalt blockerar Piezo2-receptorer skulle kunna lindra denna typ av smärta. Den slutsatsen drog två forskargrupper oberoende av varandra för några år sedan i tidskriften Science Translational Medicine.

Tryckkänsliga receptorer bidrar även till många andra kroppsfunktioner hos människor och andra djur, allt från att upprätthålla vätskebalansen inuti röda blodkroppar till att reglera blodtryck, tarmrörelser, andning och att säga ifrån när det är dags att gå och kissa.

Men upptäckterna som belönas med årets medicinpris blir kanske aldrig mer påtagliga för oss människor än när vi rör vid varandra. Den goa känslan av att hålla en bebis börjar i jonkanaler. Forskarna har fått en tydlig bild av hur temperatur och tryck får specialiserade celler att fyra av elektriska signaler som färdas genom kroppens nervtrådar. Hur hjärnan sedan omvandlar dessa signaler till själva upplevelsen av närhet och värme är förstås en annan och betydligt svårare fråga.

Välkommen till

Hjärndagen

Välkommen till en spännande heldag med föreläsningar om den senaste hjärnforskningen. Fredag 11 november kl 9–16. Oscarsteatern, Stockholm.

Läs mer och boka!

Prenumerera på Forskning & Framsteg!

10 nummer om året och dagliga nyheter på webben med vetenskapligt grundad kunskap.

Beställ idag

Upptäck F&F:s arkiv!

Se alla utgåvor