I ratti talpa che non “sentono” il wasabi. Senza dolore, grazie all’evoluzione
Una scoperta che potrebbe portare allo sviluppo di analgesici altamente efficaci
[3 Giugno 2019]
Una decina di anni fa gli eterocefali glabri – o ratti talpa nudi – del Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) divennero famosi grazie al lavoro del tedesco Gary Lewin e dello statunitense Thomas Park che, studiando insieme lo strano mondo sensoriale degli eterocefali glabri dimostrarono che questi roditori scavatori africani hanno una notevolmente resistenti al dolore. In un articolo pubblicato su a PLOS Biology nel 2008, Lewun e Park rivelarono che i ratti talpa nudi non sentono dolore quando esposti all’acido o alla capsaicina, la sostanza che dà al peperoncino la sua estrema “piccantezza”. Quegli esperimenti attirarono l’attenzione sui ratti talpa e venne fuori che avevano altri superpoteri.
Il recente studio, “Rapid molecular evolution of pain insensitivity in multiple African rodents” pubblicato su Science dal MDC-Arbeitsgruppe Molekulare Physiologie der somatosensorischen Wahrnehmung di Lewin in collaborazione con ricercatori di Sudafrica, Tanzania e Usa, ha testato ulteriori casi di insensibilità al dolore. Secondo Lewin, «Le intuizioni fornite dai nostri studi su questi animali dovrebbero aiutare, tra le altre cose, nello sviluppo di nuovi farmaci antidolorifici».
Lavorando a stretto contatto con uno dei maggiori esperti di ratti talpa, il sudafricano Nigel Bennett del Mammal Research Institute del Department of zoology and entomology, dell’università di pretoria, Lewin, Park e gli altri ricercatori hanno studiato come l’eterocefalo glabro (Heterocephalus glaber) e altre 8 specie simili rispondono a tre sostanze che di solito provocano un breve sensazione di bruciore sulla pelle degli esseri umani e degli altri mammiferi: acido cloridrico diluito, capsaicina e isotiocianato di allile (AITC), cioè la sostanza che dà al wasabi, il condimento giapponese servito con il sushi, il suo gusto estremamente forte e insopportabile per molti palati occidentali. L’idea era che, allo stato selvatico, i ratti talpa siano naturalmente esposti a queste e simili sostanze.
L’articolo di Science, i cui autori principali sono Ole Eigenbrod e Karlien Debus del MDC, rivela che tre specie di ratti talpa si sono dimostrate insensibili all’acido e i ricercatori tedeschi evidenziano che «E’ interessante notare che queste tre specie non sono particolarmente legate tra loro dall’evoluzione. Due specie non hanno mostrato segni di dolore dopo che abbiamo iniettato una soluzione di capsaicina nella loro zampa». Lewin aggiunge: «Altrei hanno alzato brevemente la zampa o la hanno leccata, il che ci mostra che quegli animali hanno provato una breve sensazione di dolore».
Ma solo una specie ha mostrato di essere immune all’AITC del wasabi e con grande sorpresa dei ricercatori non è un ratto talpa nudo ma un altro roditore scavatore chiamato il ratto talpa highveld (Cryptomys hottentotus pretoriae), che prende il nome dalla regione nel Sudafrica orientale di cui è endemico.
Lewin dice che «Questa per noi è stata una scoperta elettrizzante. L’AITC attacca gli aminoacidi all’interno del corpo e quindi può distruggere le proteine. Questo è il motivo per cui tutte le altre specie che conosciamo evitano di entrare in contatto con la sostanza. Il ratto talpa highveld è stata l’unica specie nell’esperimento che non aveva problemi con l’AITC».
Al MDC spiegano che «Per scoprire le ragioni molecolari della notevole resistenza al dolore de ratto talpa, i ricercatori hanno prelevato del tessuto sensoriale dal midollo spinale e dai gangli spinali di tutte e nove le specie studiate. Nei gangli spinali ci sono gruppi di neuroni che trasmettono i segnali di dolore al midollo spinale. Con l’aiuto di una tecnologia di sequenziamento all’avanguardia, siamo stati in grado di confrontare l’attività di circa 7.000 geni all’interno di quel tessuto». E’ così che il team di ricerca, in tempi relativamente rapidi, è stato in grado di osservare che «l’attività di due geni era alterata all’interno degli animali che non sentivano dolore. Questi geni contengono il blueprint per i canali ionici TRPA1 e NaV1.7. È già noto che questi due canali sono coinvolti nella percezione del dolore».
Lewin spiega ancora: «AITC e molti altri irritanti trovati nelle radici – una delle principali fonti di cibo di talpa-ratto – attivano il TRPA1. Ecco perché, nel corso dell’evoluzione, molte specie hanno sottoregolato il gene per questo canale. Ma il “canale wasabi” è l’unico a essere completamente spento nel ratto talpa highveld».
Il team di ricercatori ha scoperto che «Questo è dovuto a un gene particolarmente attivo per un altro canale – il canale NALCN, costitutivamente aperto, noto come ” “leak channel”« e che «L’espressione di questo canale era l’unica che era significativamente alterato nel ratto talpa highveld».
Ma a sorprendere ancora di più Lewin sono stati i risultati di un ulteriore esperimento: «Quando abbiamo bloccato il canale NALCN con la somministrazione di un farmaco, il ratto talpa highveld è diventato improvvisamente sensibile all’AITC. Ma solo un giorno dopo che l’antagonista era stato somministrato, gli animali riacquistarono la loro indifferenza alla sostanza. Dalle migliaia di geni che stavamo osservando, avevamo ovviamente trovato il gene responsabile della notevole resistenza al dolore del ratto talpa».
Un altro autore dello studio, il sudafricano Daniel Hart che lavora con Bennett, ha scoperto che i ratti talpa highveld condividono spesso le loro tane con la formica dropal del Natal (Myrmicaria natalensis) ed evidenzia che «Questi insetti sono noti per la loro natura aggressiva e il loro veleno altamente pungente». Quando il veleno di questa formica è stato iniettato nelle zampe dei ratti talpa, tutte le specie di fratti talpa coinvolte nello studio hanno mostrato un breve momento di dolore, tranne il ratto talpa highveld. Ma quando i ricercatori hanno bloccato il canale NALCN nel Cryptomys hottentotus pretoriae altaveld anche questi ratti talpa sono diventati sensibili al veleno.
Lewin ipotizza che «Durante tutto il corso dell’evoluzione, il ratto talpa highveld ha chiaramente acquisito un gene altamente attivo per un singolo canale ionico, che gli ha permesso di vivere in luoghi che sono stati evitati da altre specie di ratti talpa. Considero questo come un altro meraviglioso esempio di come l’ambiente plasma l’evoluzione a lungo termine. Vista da un lato più pratico, questa scoperta potrebbe portare allo sviluppo di analgesici altamente efficaci. Il ratto talpa highveld ci ha dimostrato che l’alta espressione del canale NALCN sembra essere un modo molto efficace per alleviare il dolore».