Исследовательская группа под руководством Феликса Вианы, содиректора лаборатории Сенсорной трансдукции и ноцицепции в Институте нейронаук, продемонстрировала, что организм использует разные молекулярные механизмы для распознавания холода кожей и внутренними органами. Результаты представляют собой значительный шаг вперёд в понимании теплового гомеостаза и некоторых патологий, связанных с чувствительностью к холоду.
Исследование, опубликованное в журнале Acta Physiologica, показывает, что восприятие холода не является однородным процессом во всём организме. В коже холод в основном ощущается через ионный канал TRPM8, который специализируется на восприятии низких температур и охлаждающих ощущений из окружающей среды. В отличие от этого, внутренние органы, такие как лёгкие или желудок, в основном полагаются на другой сенсор, известный как TRPA1, для восприятия снижения температуры.
Это различие в молекулярных механизмах объясняет, почему ощущение холода на поверхности тела может сильно отличаться от того, что мы чувствуем, когда вдыхаем прохладный воздух или употребляем очень холодную пищу или напитки, поскольку каждый тип тканей активирует и использует разные пути для обнаружения температурных изменений.
«Кожа оснащена специальными датчиками, которые позволяют нам распознавать холод окружающей среды и адаптировать защитное поведение», — объясняет Феликс Виана, главный исследователь проекта. «В отличие от этого, распознавание холода внутри организма зависит от других сенсорных систем и молекулярных рецепторов, что отражает его более глубокую физиологическую роль во внутренней регуляции и реакции на внешние раздражители».
Исследование проводилось на животных, что позволило напрямую проанализировать активность сенсорных нейронов, участвующих в распознавании холода. В частности, команда учёных сравнила нейроны тройничного нерва, который передаёт информацию от кожи и поверхности головы, с нейронами блуждающего нерва — основного сенсорного пути, соединяющего мозг с внутренними органами, такими как лёгкие и пищеварительный тракт.
Чтобы изучить, как эти нейроны реагируют на изменения температуры, исследователи использовали методы визуализации кальция и электрофизиологические записи, которые позволяют отслеживать активацию нейронов в режиме реального времени. Эти методы были дополнены использованием фармакологических средств, способных блокировать определённые молекулярные сенсоры, что помогло определить, какие ионные каналы участвуют в распознавании холода в каждом типе нейронов.
Кроме того, команда использовала генетически модифицированных мышей, у которых отсутствовали сенсоры TRPM8 или TRPA1, а также провела анализ экспрессии генов, чтобы подтвердить различную роль этих каналов в восприятии холода. Этот подход продемонстрировал, что распознавание холода тесно связано с физиологическими функциями каждой ткани и что внутренние органы используют молекулярные механизмы, отличные от тех, что задействованы в коже.
«Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на то, как сенсорные системы в различных тканях кодируют тепловую информацию. Это открывает возможности для изучения того, как интегрируются эти сигналы и как они могут изменяться при патологических состояниях, например при невропатиях, при которых нарушается чувствительность к холоду», — заключает Катарина Герс-Барлаг, первый автор статьи.
[Фото: Pablo Hernández-Ortego / Universidad Miguel Hernandez de Elche]
