Под руководством Феликса Вианы, содиректора лаборатории, работала исследовательская группа Сенсорной трансдукции и ноцицепции в Институте нейронаук, продемонстрировала, оказывается, для восприятия холода кожей и внутренними органами организм задействует различные молекулярные процессы. Полученные данные являются важным этапом в изучении теплового равновесия и некоторых заболеваний, характеризующихся повышенной чувствительностью к холоду.
Исследование, опубликованное в журнале Acta Physiologica, исследования, посвященные восприятию холода, демонстрируют, что этот процесс неоднороден для всего организма. В коже ощущение холода в основном формируется за счет ионного канала TRPM8, который отвечает за восприятие низких температур и охлаждающих воздействий извне. Внутренние же органы, например, легкие или желудок, в большей степени используют другой сенсор – TRPA1 – для фиксации снижения температуры.
Различия в молекулярных механизмах обуславливают значительную разницу в ощущении холода на коже и тех ощущениях, которые возникают при вдыхании прохладного воздуха или употреблении холодных продуктов питания и напитков, поскольку разные типы тканей используют различные пути для регистрации температурных изменений.
«Специальные датчики, встроенные в кожу, позволяют нам определять температуру окружающей среды и корректировать защитные реакции», – говорит Феликс Виана, руководитель проекта. «Внутреннее ощущение холода, напротив, формируется благодаря другим сенсорным системам и молекулярным рецепторам, что подчеркивает его значимую физиологическую функцию в поддержании внутреннего равновесия и ответной реакции на внешние воздействия».
Изучение проводилось на животных, что дало возможность непосредственно оценить активность сенсорных нейронов, ответственных за распознавание холода. Учёные сравнили нейроны тройничного нерва, передающего сигналы от кожи и поверхности головы, с нейронами блуждающего нерва – основного сенсорного пути, связывающего мозг с внутренними органами, включая лёгкие и пищеварительный тракт.
Для изучения реакции этих нейронов на колебания температуры, исследователи применяли методы визуализации кальция и электрофизиологические записи. Эти технологии позволяют наблюдать за активацией нейронов в реальном времени. В дополнение к ним использовались фармакологические препараты, блокирующие конкретные молекулярные сенсоры, что позволило установить, какие ионные каналы участвуют в распознавании холода различными типами нейронов.
Для подтверждения различной роли этих каналов в восприятии холода, исследователи также использовали генетически модифицированных мышей, лишенных сенсоров TRPM8 или TRPA1, и провели анализ экспрессии генов. Полученные результаты показали, что распознавание холода тесно связано с физиологическими функциями различных тканей, и что внутренние органы используют уникальные молекулярные механизмы, отличающиеся от тех, что работают в коже.
«Полученные нами данные позволяют переосмыслить процессы, посредством которых сенсорные системы в разных тканях обрабатывают тепловую информацию. Это даёт возможность исследовать, как эти сигналы объединяются и как они могут трансформироваться при развитии заболеваний, таких как невропатии, характеризующихся снижением чувствительности к холоду», — отмечает Катарина Герс-Барлаг, первый автор публикации.
[Фото: Пабло Эрнандес-Ортега / Университет Мигель Эрнандес де Эльче ]