Обнаружено, что самый болезненный укус насекомого в мире поражает нервы уникальным образом

Если вас ужалил муравей, вы знаете, насколько это может быть больно. Австралийские исследователи обнаружили, что некоторые из наиболее болезненных укусов муравьев вызваны нейротоксинами, воздействующими на нервы. Но, в отличие от яда змей и скорпионов, муравьиные токсины воздействуют на организм невиданным ранее образом. Их результаты расширяют наше понимание того, как действует боль и как ее можно лечить.

Несмотря на то, что большинство видов муравьев выделяют яд, а многие вызывают болезненные укусы, мало исследований было проведено для изучения механизмов, вызывающих эту боль. В основном это связано с размером насекомых, что затрудняет сбор и анализ их яда. Исследователи из Университета Квинсленда изучили австралийского зеленого муравья и южноамериканского муравья-пулю, укусы которых вызывают сильную и длительную боль.

Зеленый муравей, или зеленоголовый муравей, встречается по всей Австралии, включая городские и пригородные районы. Они любят гнездиться под травой и обычно остаются незамеченными, пока кого-нибудь не ужалят, что приводит к острому ощущению жжения в течение нескольких секунд. Муравьи-пули населяют влажные равнинные тропические леса Центральной и Южной Америки. Свое название они получили из-за боли, которую испытывают люди, когда их ужалит, и которую можно сравнить с болью от выстрела. Укус муравья-пули также может вызвать сильные сокращения мышц и жжение. Покойный американский энтомолог доктор Джастин Шмидт, создавший индекс боли жалящих насекомых, оценил укус муравья-пули как самый болезненный укус насекомого в мире.

«Укусы муравьев-пулей могут быть болезненными до 12 часов, и это глубокая сверлящая боль, которую вы ощущаете в костях с потливостью и мурашками, что совершенно не похоже на 10-минутное воздействие типичного укуса пчелы», — сказал Сэм Робинсон, ведущий автор исследования изучение. «В Австралии нет муравьев-пули, но наш зеленый муравей – или зеленоголовый муравей – также может вызывать длительную боль, и многие австралийцы испытали это».

Исследования 1990-х годов выявили в яде муравьев-пули понератоксин – парализующий токсичный пептид, который влияет на натриевые каналы в волокнах скелетных мышц лягушек и крыс. Ощущение боли обусловлено действием натриевых каналов в мембранах наших сенсорных нейронов (нервных клеток). Проще говоря, натриевые каналы позволяют передавать информацию от болевых рецепторов периферической нервной системы в центральную нервную систему, регистрируя боль.

В текущем исследовании ученые хотели идентифицировать вызывающие боль агенты в нейротоксинах зеленых муравьев и муравьев-пули, изучая, что происходит на клеточном и молекулярном уровне. Они протестировали и проанализировали воздействие яда на сенсорные нейроны мышей и обнаружили, что токсины конкретно нацелены на натриевые каналы нейронов.

«Мы показали, что эти муравьиные яды нацелены на наши нервные клетки, которые посылают болевые сигналы», — сказал Робинсон. «Обычно натриевые каналы в этих сенсорных нейронах открываются лишь на короткое время в ответ на раздражитель. Мы обнаружили, что муравьиные токсины связываются с натриевыми каналами и заставляют их открываться легче и оставаться открытыми и активными, что приводит к более продолжительному действию. болевой сигнал».

Они обнаружили, что пептидные токсины муравьев структурно отличаются от других токсинов, влияющих на натриевые каналы, и что их механизм действия уникален для насекомого.

«Эти нейротоксины, поражающие натриевые каналы, уникальны для муравьев; никто не нашел ничего, что выглядело бы или действовало так же, поэтому теперь у нас есть новый набор инструментов для работы», — сказал Робинсон.

Муравьи использовали нейротоксины для защиты от хищников еще со времен динозавров. Исследователи говорят, что новое открытие важно для нашего понимания того, как действует боль, и для разработки новых способов ее лечения.

«Мы хотим понять боль на молекулярном уровне, и токсины — фантастические инструменты для этого», — сказал Робинсон.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications, а поясняющее видео ниже было подготовлено Институтом молекулярной биологии Университета Квинсленда.