Rudy kolor włosów związany jest z mutacją w genie kodującym receptor melanokortyny typu 1 (MC1R), który występuje m.in. na powierzchni komórek pigmentowych – melanocytów. Gdy MC1R zostaje aktywowany przez melanokortynę (MSH, ang. melanocyte-stimulating hormone), wytwarzaną w przysadce mózgowej, komórki pigmentowe zaczynają wytwarzać melaninę o brązowo-czarnym zabarwieniu, która nazywana jest eumelaniną. U osób z mutacją w genie MC1R zamiast niej produkowana jest żółto-czerwona feomelanina.
Ze względu na przewagę feomelaniny osoby z rudymi włosami mają też jaśniejszą skórę, wolnej się opalają i są mniej odporne na działanie promieniowania UV. Wyniki badań naukowych ujawniły, że wykazują one także odmienną wrażliwość na ból niż osoby o ciemnych włosach. Są na przykład bardziej odporne na ból kłujący. Wymagają także podania większej dawki nieopioidowych leków przeciwbólowych w razie urazu. Z kolei odpowiedź na leki opioidowe jest u nich znacznie szybsza niż u osób o ciemnych włosach. Naukowcy z Harvard Medical School postanowili wyjaśnić, jaki mechanizm leży u podstaw tego efektu. Chcieli ustalić, czy to właśnie mutacja w genie kodującym MC1R jest odpowiedzialna za zmieniony próg bólu oraz jaką rolę odgrywają w tym procesie hormony i neuroprzekaźniki powstające z proopiomelanokortyny (POMC, ang. proopiomelanocortin). Te hormony to beta-endorfina oraz alfa-melanokortyna. Pierwsza z nich łagodzi ból, działając poprzez receptory mi-opioidowe. Druga natomiast łączy się z receptorem melanokortyny typu 4 (MC4R) i wykazuje działanie antagonistyczne do jednego z leków opioidowych – morfiny.
Naukowcy przeprowadzili doświadczenia na rudowłosych myszach, które posiadały mutację w genie Mc1r. Sprawdzali ich wrażliwość na mechaniczne i termiczne bodźce bólowe. W ich krwi oznaczali poziom cząsteczek powstających z POMC oraz stężenie innych endogennych opioidów: dynorfin i enkefalin. Określali też poziom ekspresji genu Pomc w komórkach nabłonka. U jednej z grup myszy o rudym umaszczeniu badacze hamowali działanie opioidów poprzez podanie naloksonu. Dwóm kolejnym grupom podawali albo związek podobny do alfa-melanokortyny, który miał pobudzać receptory MC4R, albo substancję będącą antagonistą tego receptora. U wszystkich gryzoni naukowcy sprawdzali wrażliwość na ból, a otrzymane wyniki porównywali do grupy kontrolnej.
Zgodnie z przewidywaniami gryzonie z mutacją w genie Mc1r były mniej wrażliwe na oba rodzaje zastosowanych bodźców. Poziom beta-endorfiny oraz alfa-MSH był u nich znacznie obniżony, jednak stężenie innych endogennych opioidów była taka sama, jak u myszy kontrolnych. Ekspresja genu Pomc w komórkach nabłonka badanych gryzoni również była mniejsza. Po podaniu naloksonu badane myszy były bardziej wrażliwe na ból, podobnie jak po aktywacji receptorów MC4R. Zablokowanie MC4R wywołało natomiast odwrotny efekt.
Wyniki uzyskane w tej pracy sugerują, że zwiększony próg bólu u osobników o rudym umaszczeniu wynika z redukcji stężenia alfa-MSH, co spowodowane jest obniżoną ekspresją proopiomelanokortyny w melanocytach. W rezultacie sygnalizacja mediowana przez pobudzenie MC4R jest słabsza niż u osobników z aktywnych genem Mc1r, a więc działanie opioidów w ich układzie nerwowym nie jest hamowane. Mimo że poziom beta-endorfiny jest zmniejszony u myszy z mutacją w genie Mc1r w porównaniu do myszy kontrolnych, to poziom innych endogennych opioidów pozostaje niezmieniony. W ten sposób równowaga zostaje przesunięta w stronę przeciwbólowego działania związków opioidowych.
