Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, могут помочь ответить на вопросы: как мы ощущаем холод, почему страдаем от него зимой и по какой причине пациенты по-разному воспринимают холод при определенных заболеваниях, сообщает Мичиганский университет.
«Исследование температурных датчиков началось более 20 лет назад, когда был обнаружен теплочувствительный белок TRPV1. Ранее были найдены белки, которые чувствуют горячие, теплые и даже прохладные температуры, но мы не смогли подтвердить, что они ощущают температуры ниже 15 градусов по Цельсию», – говорит нейробиолог Шон Сюй, профессор Института наук о жизни и старший автор исследования.
В исследовании 2019 года ученые обнаружили первый рецепторный белок холода у Caenorhabditis elegans, вида миллиметровых червей, которых лаборатория изучает как модельную систему для понимания сенсорных реакций.
Поскольку ген, кодирующий белок C. elegans, эволюционно сохранился у многих видов, включая мышей и людей, это открытие послужило отправной точкой для проверки рецептора холода у млекопитающих: белка под названием GluK2.
В рамках последнего исследования группа ученых проверила свою гипотезу на мышах, у которых отсутствовал ген GluK2, и поэтому они не могли производить белки GluK2. Проведя серию экспериментов по проверке поведенческих реакций животных на температуру и другие механические раздражители, команда обнаружила, что мыши нормально реагировали на горячую, теплую и прохладную температуры, но не проявляли никакой реакции на неприятный холод.
GluK2 в основном находится на нейронах в мозге, где он принимает химические сигналы, способствующие коммуникации между нейронами. Но он также экспрессируется на сенсорных нейронах в периферической нервной системе (за пределами головного и спинного мозга).
«Теперь мы знаем, что этот белок выполняет совершенно другую функцию в периферической нервной системе, обрабатывая температурные сигналы вместо химических, чтобы чувствовать холод», – говорит Бо Дуань, соавтор исследования.
Хотя GluK2 наиболее известен своей ролью в работе мозга, Сюй предполагает, что термочувствительная роль могла быть одним из первоначальных предназначений белка. У гена GluK2 есть родственники на всем эволюционном древе, вплоть до одноклеточных бактерий.
«У бактерии нет мозга, так зачем ей эволюционировать, чтобы получать химические сигналы от других нейронов? Но у нее была бы большая потребность чувствовать окружающую среду, и, возможно, как температуру, так и химические вещества. Поэтому я думаю, что восприятие температуры может быть древней функцией, по крайней мере, для некоторых из рецепторов, которая в конечном итоге была задействована в процессе эволюции более сложных нервных систем», – говорит Сюй.
Ученые считают, что открытие не только заполняет пробел в головоломке термочувствительности, но и может иметь последствия для здоровья и самочувствия человека. Например, раковые больные, проходящие химиотерапию, часто испытывают болезненную реакцию на холод.
«Открытие GluK2 в качестве сенсора холода у млекопитающих открывает новые пути для лучшего понимания причин болезненной реакции человека на холод и даже, возможно, предлагает потенциальную терапевтическую мишень для лечения этой боли у пациентов, чья чувствительность к холоду чрезмерно стимулирована», – заключили ученые.
[Фото: ru.123rf.com]
