Учёные под руководством Феликса Вианы, содиректора лаборатории сенсорной трансдукции и ноцицепции Института нейронаук (IN), обнаружили, что организм не ощущает холод единообразно. Кожа и внутренние органы человека полагаются на различные молекулярные системы для регистрации падения температуры. Институт нейронаук – это совместный исследовательский центр Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Университета Мигеля Эрнандеса в Эльче (UMH). Эта работа даёт новое понимание того, как тело поддерживает температурный баланс, и может помочь объяснить расстройства, связанные с аномальной чувствительностью к холоду.
Результаты исследования, опубликованные в научном журнале *Acta Physiologica*, показывают, что восприятие холода различается в зависимости от того, где оно возникает в теле. На коже низкие температуры в основном регистрируются ионным каналом, известным как TRPM8, который специализируется на ощущении прохладных условий окружающей среды. Однако внутри тела, такие органы, как лёгкие и желудок, в значительной степени зависят от другого молекулярного сенсора – TRPA1 – для регистрации изменений температуры.
Это разделение помогает объяснить знакомый каждому опыт: холод на коже ощущается совершенно иначе, чем ощущение вдыхания ледяного воздуха или проглатывания холодного напитка. Каждый тип ткани активирует свои собственные биологические пути для обнаружения температурных сдвигов. Феликс Виана поясняет: «Кожа оснащена специфическими рецепторами, которые позволяют нам определять холод из окружающей среды и адаптировать защитное поведение». Он добавляет: «В отличие от этого, определение холода внутри тела, по-видимому, зависит от других сенсорных цепей и молекулярных рецепторов, что отражает его более глубокую физиологическую роль во внутренней регуляции и реакциях на внешние раздражители».
Чтобы выявить эти различия, исследователи использовали модели животных, которые позволили напрямую изучать сенсорные нейроны, отвечающие за обнаружение холода. Они сосредоточились на двух основных нервных путях. Одним из них был тройничный нерв, который передаёт сенсорную информацию от кожи и поверхности головы. Другим – блуждающий нерв, ключевой путь связи между мозгом и внутренними органами, такими как лёгкие и пищеварительная система.
Команда изучала, как нейроны этих нервов реагировали на изменения температуры, используя методы кальциевой визуализации и электрофизиологических записей. Эти методы позволили учёным наблюдать активность нервов в реальном времени. Они также применяли препараты, которые избирательно блокировали определённые молекулярные сенсоры, что дало возможность точно определить, какие ионные каналы были активны в каждом типе нейронов.
Исследователи дополнительно подтвердили свои выводы, изучая генетически модифицированных мышей, у которых отсутствовали сенсоры TRPM8 или TRPA1. Комбинируя эти эксперименты с анализом экспрессии генов, они подтвердили, что каждый сенсор играет особую роль в восприятии холода в зависимости от вовлечённой ткани. Результаты показывают, что определение температуры тесно соответствует специфической физиологической роли каждой части тела, при этом внутренние органы используют молекулярные механизмы, отличные от тех, что обнаруживаются в коже.
Катарина Герс-Барлаг, первый автор исследования, подчёркивает более широкое значение работы: «Наши результаты раскрывают более сложный и тонкий взгляд на то, как сенсорные системы в разных тканях кодируют тепловую информацию. Это открывает новые пути для изучения того, как эти сигналы интегрируются и как они могут изменяться при патологических состояниях, например, при некоторых невропатиях, когда чувствительность к холоду нарушена».
Исследование было поддержано несколькими источниками финансирования, включая Испанский национальный план научно-технических исследований и инноваций; Испанское государственное исследовательское агентство—Министерство науки, инноваций и университетов через Программу «Северо Очоа» для центров передового опыта; а также правительство Валенсии. Исследование также является частью международного проекта, финансируемого Программой пограничных наук о человеке (HFSP) и координируемого Вианой в Институте нейронаук, целью которого является понимание молекулярных основ восприятия холода у видов, адаптированных к экстремальным термическим условиям.
