Учёные наконец-то выяснили, как работает анестезия

Не будет преувеличением сказать, что без общей анестезии не было бы современной медицины. Поэтому вы наверняка удивитесь, когда узнаете, что, несмотря на двухвековую практику её применения, врачи до самого последнего времени не знали, как именно она отключает мозг.

Было известно, что анестезия не просто усыпляет человека. Она погружает его в некое подобие временной комы, благодаря чему тот не реагирует на боль и другие раздражители. Анестезиолог может поддерживать пациента в этом состоянии и заставить, когда надо, проснуться, но процессы, происходящее в мозге, долго оставались загадкой.

Существовало две основные гипотезы относительно воздействия анестезии на мозг на молекулярном уровне.

• Первая называется «липидной» — она была сформулирована в начале 20 века. Ученые тогда заметили, что эффективность некоторых анестетиков связана с их способностью растворяться в жирах. Клеточные мембраны человеческих тканей состоят из липидов, которые относятся как раз к этим субстанциям.
• Эти логические построения стали отходить на второй план в 80-х годах прошлого века, когда появилась гипотеза мембранных белков. Исследователям тогда удалось получить доказательства, что анестетики связываются не с мембранами, а с протеинами нервных клеток. Было выявлено несколько белков, взаимодействующих с теми или иными медикаментами.

Но это все равно было только общее представление— конкретный механизм работы анестетиков, связавшихся с протеинами, продолжал оставаться неизвестным. И лишь в июне 2020 года ученым, как кажется, удалось разгадать эту тайну.

Примечательно, что исследователи, совершившие открытие, фактически подтвердили липидную гипотезу. Особое внимание в своих экспериментах они уделили ингаляционным, а не инъекционным анестетикам. Выяснилось, что те разрушают липидные рафты нервных клеток — участки мембраны, играющие важнейшую роль в работе центральной нервной системы. В них липиды упакованы плотнее, чем в окружающей ткани, и имеют при этом несколько иной химический состав.

Ученым удалось увидеть в сверхмощный микроскоп, как рафты набухают и лопаются в результате действия анестетиков. При этом они разбрызгивают вокруг свое содержимое, в том числе фермент PLD2. Тот воздействует на белок TREK-1 и включает его, заставляя выделять положительно заряженные ионы калия.

Нервным клеткам для корректной работы требуется определенный баланс ионов, в том числе калия, поэтому прилив лишних частиц отключает их. По крайне мере, у плодовых мушек, на которых проводились эти эксперименты, все выглядело именно так. Также непременно следует отметить, что открытие было бы невозможно без упомянутого выше сверхсовременного микроскопа, давшего возможность рассмотреть отдельные молекулы. Он позволил обойти так называемый «дифракционный предел» и фактически визуализировал липидные рафты.

Остается понять, по какой причине у живых существ появился описанный механизм отключения сознания. Вполне очевидно, что он не может объясняться необходимостью проведения безболезненных медицинских вмешательств. Дальнейшие исследования нелогичного поведения лопающихся липидных рафтов наверняка позволят лучше понять, как работают нейроны, и, возможно, приведут к обнаружению новых методов лечения расстройств нервной системы.