Kevés kellemetlenebb fájdalom van annál, mint amikor az érzékeny fogakat hideg éri. Bár az érzést sokan ismerik, a fogak hidegérzékelésének mechanizmusát csak most sikerült feltárni.

Az érzékeny, különösen a szuvasodás által érintett fogak rendkívül éles fájdalommal reagálhatnak a hidegre. Elég csak egy korty hideg italt szájba venni, és a fogakba máris belenyilallik a leginkább áramütéshez hasonlítható érzés. „Ez a fájdalomnak egy teljesen egyedülálló fajtája – erősíti meg David Clapham, a Howard Hughes Medical Institute (Maryland, Egyesült Államok) elnökhelyettese és tudományos igazgatója. – Nincs is rá jobb szó, mint az, hogy gyötrelmes."

Clapham és a vele együttműködő nemzetközi kutatócsoport végre felderítette, hogyan érzékelik a fogak a hideget, és megnevezték a folyamatban sejt- és molekuláris szinten közreműködő szereplőket. Úgy egerekben, mint emberekben a fogakat felépítő speciális csontsejtek, az ún. odontoblasztok hidegérzékeny fehérjéket tartalmaznak, amelyek reagálnak a hőmérséklet csökkenésére – írják a szerzők a Science Advances folyóirat legfrissebb számában. Ezekből a sejtekből érkezik hát az az ingerület, amely végső soron az agyban kiváltja a fájdalomérzést.

A munka magyarázatot kínál arra is, miként enyhíti a fogfájást egy jól bevált régi házi recept. Mint azt Katharina Zimmermann elektrofiziológus, a Friedrich-Alexander Egyetem (Erlangen-Nürnberg, Németország) munkatársa és a kutatás helyi vezetője elmondta, a fogászatban évszázadok óta használt szegfűszegolaj egyik összetevője blokkolja a hidegérzékeny fehérje működését. Zimmermann hozzátette: ha olyan gyógyszereket fejlesztenénk, amelyek kimondottan ezt a szenzorfehérjét gátolják, még fajlagosabban léphetnénk fel a fogak hidegérzékenységével szemben. Amint ismerjük a célba veendő molekulát, kezünkben a gyógyítás lehetősége" – hangsúlyozta.

Forrás: Pexels

Hogyan érzékelhetik a fogak a hőmérsékletet?

A fogszuvasodás során a baktériumok, amelyek biofilmet képeznek a fogak felszínén, savas anyagcseretermékeikkel lepusztítják a fog gyémántkemény, fehér külső burkolatát, a fogzománcot. A zománc eróziója nyomán keletkeznek a tényleges „lyukak", a pusztuló fogállomány helyén kialakuló bemélyedések.

Nagyjából 2.4 milliárd ember, vagyis a világ népességének egyharmada él kezeletlen szuvas maradófogakkal, és az ő fogaik jó eséllyel válnak extrém érzékennyé a hidegre.

Korábban csak nehezen megfogható elméletek léteztek arra, hogy vajon miként érzékelhetik a fogak a hideget. Annyi bizonyos volt eddig is, hogy a fogak belsejében apró, folyadékkal telt csatornácskák húzódnak, amelyekben a folyadék a hőmérséklet változására mozog. Egyes tudósok felvetették, hogy az idegek valamiképpen érzékelhetik a folyadék mozgását, illetve a mozgás irányát, amiből kiderül, hogy hideg vagy meleg ingerről van-e szó.

„Nem zárhatjuk ki ezt az elméletet – ismeri el Clapham, de leszögezi: soha semmilyen közvetlen bizonyítékkal nem sikerült alátámasztani. A folyadékok mozgását a fogakban – és úgy általában a fogak biológiáját – módszertanilag nagyon nehéz tanulmányozni. Ahhoz, hogy hozzáférjenek egy fog belsejéhez, a kutatóknak először át kell vágniuk a fogzománcot, amely a legkeményebb anyag az emberi szervezetben, aztán még át kell küzdeniük magukat a szintén elég szívós csontszöveten, a dentinen, de mindezt úgy, hogy nem tesznek kárt a belül megbúvó, ereket és idegeket rejtő puha pulpaállományban. Ha megpróbálják is, „olykor az egész fog darabjaira hullik" – mondja Zimmermann.

Forrás: dpa Picture-Alliance/AFP/Julian Stratenschulte

Célkeresztben az ioncsatornák

A jelen tanulmány szerzői ezért nem is közvetlenül a fogakat próbálták górcső alá venni. Vizsgálataik elsődlegesen az ioncsatornákra, e sejthártyába épülő pórusszerű fehérjékre irányultak, amelyek molekuláris kapuként viselkednek azzal, hogy bizonyos ingerek hatására nyitni-zárni képesek, így a megfelelő ionokat hol átengedik, hol elzárják útjukat. A nyitást-zárást vezérlő inger lehet kémiai természetű, de lehet fizikai is, mint például a hőmérsékletváltozás. Az ioncsatorna nyitása első lépésben ionáramot idéz elő, majd ennek folyományaként egy olyan elektromos impulzust, amely sejtről sejtre tovaterjed.

Ez az információtovábbításnak egy igen gyors módja, amely kulcsfontosságú nemcsak az agyban vagy a szívben, hanem más szervekben is.

Nagyjából tizenöt évvel ezelőtt, amikor Zimmermann még Clapham laboratóriumában dolgozott posztdoktorként, a csoport felfedezett egy TRPC5 nevű ioncsatornát, amely rendkívül érzékeny volt a hidegre. Akkor azonban még nem tudták, hogy a csatornának e feltűnő tulajdonsága a test mely részében nyerhet jelentőséget. Annyit megállapítottak, hogy nem a bőrben, mert a TRPC5-tel nem rendelkező egerek a bőrükön gond nélkül érezték a hideget. Ezt az eredményt még 2011-ben közölték a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban.

Zimmermann visszaemlékezése szerint ezen a ponton zsákutcába kerültek, mígnem a csoport tagjai egy nap ebéd közben épp ezt a problémát vitatták, és valakinek beugrott a lehetséges megoldás. „David feltette a kérdést: milyen szövet van még egyáltalán a testben, ami hideget érez?" Így kerültek képbe a fogak.

Jochen Lennerz patológus, a Massachusetts General Hospital munkatársa felnőttekből származó fogminták vizsgálatával hamar kiderítette:

a TRPC5 megtalálható a fogakban, és még inkább a lyukas fogakban.

Egy egereket alkalmazó új kísérleti elrendezésben aztán a kutatók meggyőződhettek arról, hogy a TRPC5 csakugyan hidegérzékelőként működik. Ahelyett, hogy fogakat aprítottak volna fel és a sejtjeiket petricsészében tanulmányozták volna, a csoport inkább a rendszer egészét vizsgálta: a fogakat a helyükön, az állkapocsban, érintetlen idegi összeköttetéseikkel. Nyomon követték az egerek idegi aktivitását, miközben egy pillanatra jéghideg oldatot érintettek a fogukhoz. A normális egerekben ez a fagyos érintés idegi ingerületet váltott ki, jelezvén, hogy a fog érzékelte a hideget. Nem így történt viszont azokban az egerekben, akikből hiányzott a TRPC5, vagy akiknek a fogát olyan anyaggal kezelték, amely blokkolja az ioncsatornát.

Ez a kísérlet szolgáltatta a perdöntő bizonyítékot arra, hogy a hideg érzékeléséért az ioncsatorna a felelős.

TRPC5 ioncsatornák (zölddel jelölve)Forrás: L. Bernal et al./Science Advances 2021

A csoport megvizsgált egy másik, rokon ioncsatornát, a TRPA1-et, és úgy tűnt, az is szerephez jut valamiképp a folyamatban.

A kutatók megállapították, hogy a TRPC5 a pulpa és a dentin között elhelyezkedő odontoblaszt-sejtekben fejeződik ki.

Amikor valaki egy dentinre csupaszított szuvas foggal ráharap a pálcikás jégkrémre, ezek a TRPC5-tel telerakott sejtek veszik fel a hidegingert, és küldik tovább az „au!" érzést az agynak.

Sajátos módon ezt az éles fájdalmat nem kutatták annyit, mint a fájdalom sok egyéb formáját. Clapham úgy látja, hogy a fogfájás valamiért nem igazán trendi kutatási téma, pedig – szögezi le – „fontos és rengeteg embert érint".