Karolinska Enstitüsü Nobel Kurulu 4 Ekim 2021’de 2021 Nobel Fizyoloji/Tıp Ödülü’nü duyu sistemindeki reseptörleri (alıcı) keşfeden David Julius ve Ardem Patapoutian’a verdi. David Julius, yanma duyusu ortaya çıkaran acı biberdeki capsaicini kullanarak derideki sinir sonlanmalarında ısıyı algılayan alıcıları, Ardem Patapoutian ise basıya duyarlı hücreleri kullanarak deri ve iç organlardaki mekanik uyarana yanıt veren yeni bir grup alıcıyı keşfetti.
İnsanın sağkalımı, çevresindeki sürekli değişen tehditlerin farkında olması ve onlara uygun yanıtlar vermesi ile mümkündür. Vücut bütünlüğünü bozabilecek tehditlerin farkında olmak ve çevre ile sağlıklı bir etkileşim kurabilmek duysal sinir sistemi ile sağlanır. Julius ve Patapoutian’ın keşifleri, ısı ve basınç duyularının algılanmasını sağlayan sinir uyarımının nasıl başladığı sorularının yanıtlanmasını sağladı.
Duyu sisteminin işleyişine ilişkin keşifler daha önce de Nobel ödülüne layık görülmüştü: Joseph Erlanger ve Herbert Spencer Gasser, ağrılı ve ağrılı olmayan uyaranlara farklı duysal sinir liflerinin tepkime verdiğini keşfederek 1944 Nobel Fizyoloji/Tıp Ödülü’nü almışlardı (https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1944/summary/). Erlanger ve Gasser’in keşifleri ve sonrasında elde edilen bulgular, sinir sisteminin farklı duysal uyaranları algılamak ve iletmek için son derece özelleşmiş olduğunu ortaya koydu. Julius ve Patapoutian’ın keşifleri ise ısı ve mekanik uyaranların duysal sinir sisteminde elektriksel uyarana nasıl dönüştüğü sorusuna yanıt buldu.
Kronik ağrı sendromları ve bazı hastalıkların tedvisi için önemli
Julius ve arkadaşları, ısı ve ağrı duyularını ortaya çıkaran capsaicine yanıt verebilen cDNA’yı (tamamlayıcı DNA) belirleyebilmek için uzun yıllar çalıştılar (https://doi.org/10.1038/39807 https://doi.org/10.1016/s0896-6273(00)80564-4). Capsaicin (vanilloid) reseptör VR1 adını verdikleri alıcının, ağrı yolağındaki duysal sinir hücrelerinde bulunan bir iyon kanalı olduğunu ve VR1 alıcısı olmayan farelerin ısıyla ortaya çıkarılan ağrı duyusuna sahip olmadıklarını gösterdiler (https://doi.org/10.1126/science.288.5464.306). Böylece daha sonra TRPV1 olarak adlandırılan capsaicin alıcısının ağrılı algılanan ısı uyarımının alıcısı olduğunu belirlediler. Ayrıca başka iyon kanallarını da keşfederek farklı derecedeki ısıların sinir sisteminde nasıl elektriksel sinyaller oluşturduğunun anlaşılmasını sağladılar. Bunlardan biri, soğuk uyaranı ortaya çıkarmak için mentol kullanılarak keşfedilen TRPM8 alıcısı. TRPM8’i David Julius ve Ardem Patapoutian birbirlerinden bağımsız olarak keşfettiler (https://doi.org/10.1038/nature719 https://doi.org/10.1016/ S0092-8674(02)00652-9).
Patapoutian ve arkadaşlarının keşfi ise, mekanik uyarımın dokunma ve basınç duyularını nasıl ortaya çıkardığının (mekanotransdüksiyon, mekanik uyarımın biyolojik sinyallere dönüşmesi) anlaşılmasını sağladı. Mikropipet ile dürtüldüklerinde ölçülebilir bir elektriksel sinyal ortaya çıkaran hücre hattını belirlediler. Mekanik uyarımı algılayabilen Piezo1 ve Piezo2 adını verdikleri alıcıların iyon kanalları olduklarını saptadılar (https://doi.org/10.1126/science.1193270).
Daha sonra duysal sinirlerde bol miktarda bulunan Piezo2 iyon kanalı olmayan farelerde mekanik uyaranlara duyarlılığın kaybolduğunu gösterdiler (https://doi.org/10.1038/nature13980). Devam eden araştırmalar, Piezo2 kanalının dokunmanın yanı sıra propriosepsiyon denen uzaydaki konumumuzu, vücut pozisyonu ve hareketini algılamamızı sağlayan duyularda, kan basıncı ve solunum gibi fizyolojik hayati süreçlerde de rol oynadığını ortaya koydu (https://doi.org/10.1038/nn.4162). David Julius ve Ardem Patapoutian’ın keşifleri özellikle kronik ağrı sendromları olmak üzere birçok hastalık sürecinin tedavisi için umut verici. Bağımlılık oluşturma potansiyeline sahip opioid grubu ilaçlar yerine ağrı duyusunun iletiminin engellenmesini sağlayan farmakolojik yöntemlerin kullanılması ağrı tedavisinde çığır açacak.
Özlem Kayım Yıldız / [email protected]
*Bu yazı HBT'nin 290. sayısında yayınlanmıştır.