Distribution and function of TRP ion channels in primary sensory neurons

Abstract: Popular Abstract in Swedish Vad hade vi varit utan våra sinnen? Föreställ dig en värld utan att kunna se, höra, lukta, smaka och känna. Det är med hjälp av våra sinnen som kroppen kan känna vad som händer i vår omgivning. Ett av våra sinnen är smärtsinnet, som har till uppgift att varna oss för inre och yttre faror. Trots att smärta är den i särklass vanligaste orsaken till mänskligt lidande, så är kunskapen om de molekylära mekanismerna bakom dess uppkomst mycket bristfällig. Den vanligaste formen av smärta är nociceptiv och uppstår när olika typer av proteiner (jonkanaler) på smärtnerver (nociceptorer) ute i vävnaderna utsätts för kemisk, termisk eller mekanisk stimulering. En viktig sådan jonkanal är TRPV1 som förutom att aktiveras av pepparämnet kapsaicin också aktiveras av värme och sur miljö, tillstånd som bland annat kan ses vid inflammation. Andra potentiella angreppspunkter för läkemedelsbehandling är TRPA1 (senapsreceptorn), TRPM8 (mentolreceptorn) och TRPV2 (värmekänslig), som tillsammans med TRPV1 tillhör familjen TRP-kanaler. Dessa kanaler finns på primära sensoriska nerver (A?- och C-fibrer), som förutom att förmedla en signal till hjärnan om hotande vävnadsskada också deltar i regleringen av perifera organ, t.ex. genom att frisätta kärldilaterande substanser lokalt i vävnaden, och i olika reflexbågar av betydelse för funktionen i våra inre organ. Miktionsreflexen och hostreflexen är sådana viktiga reflexer. Det har föreslagits att den smärtstillande och antiinflammatoriska effekten av ?9-tetrahydrocannabinol från växten Cannabis sativa och liknande substanser delvis kan förklaras av att dessa ämnen via sin receptor (CB1) hämmar smärtnerver och deras frisättning av sensoriska neuropeptider lokalt ute i vävnaden. Hittills har inga immunohistokemiska studier övertygande visat att CB1 receptorn finns på primärsensoriska nerver, som också uttrycker TRPV1. I det första arbetet har vi därför använt immunohistokemi och funktionella metoder för att studera en tänkbar interaktion mellan dessa två receptorsystem i perifera sensoriska nerver. En viktig slutsats är att de antikroppar som har använts för att studera CB1 receptorn inte är tillförlitliga för att studera denna receptor i periferin. Arbetet visar också vikten av att konfirmera specifik antikroppsinbindning genom användandet av möss som saknar CB1 receptorn. De immunohistokemiska och funktionella resultaten ifrågasätter den allmänna uppfattningen att CB1 receptoragonister utövar sin perifera smärtstillande effekt genom att hämma TRPV1 i de primärsensoriska nerverna. I arbete två har vi visat att TRPA1 är den jonkanal som aktiveras av irriterande svavelhaltiga substanser från vitlök på de primärsensoriska nerverna. Dessa substanser utgör tillsammans med tidigare beskrivna TRPA1 agonister (isotiocyanater och kanelaldehyd) viktiga farmakologiska redskap för att förstå hur TRPA1 på molekylär nivå aktiveras av kemiskt irriterande substanser. Med immunohistokemisk analys av primärsensoriska nervcellskroppar i dorsalrotsgangliet finner vi att TRPA1 uttrycks i ungefär 22 % av alla nervceller. Vi visar också för första gången att TRPA1 finns uttryckt i kärlsystemet och att dess aktivering leder till frisättning av CGRP från primärsensoriska nerver i kärlväggen, vilket i sin tur leder till kärldilatation. Både immunohistokemi och funktionella studier på blodkärl tyder på att TRPA1 endast finns på en subpopulation av TRPV1-innehållande primärsensoriska nerver. Om denna grupp av nerver är inblandade i inflammatorisk smärta så kan TRPA1 vara en intressant angreppspunkt för nya smärtstillande läkemedel. Huden är kroppens största sensoriska organ. I huden finns rikligt med primärsensoriska nerver, som kan registrera beröring och den omgivande temperaturen. Huden skyddar oss mot yttre våld och fungerar också som en barriär för skadliga främmande ämnen. I det tredje arbetet har vi studerat TRP-kanaler i hud från människa. Vi visar för första gången att TRPM8 och TRPV2 finns lokaliserat till primärsensoriska nerver runt blodkärl och hårfolliklar samt i det yttersta hudlagret (överhuden). I detta arbete undersöker vi också hudprover från individer med en medfödd okänslighet för smärta på grund av en mutation i en viktig tillväxtfaktor för nerver. Nerver som uttrycker TRPM8, TRPV2 och TRPV1 saknas i huden hos dessa individer. Arbetet väcker intressanta frågor angående vilken roll som de mindre väl karakteriserade TRP-kanalerna TRPV2 och TRPM8 spelar vid inflammatoriska tillstånd i huden.