Gen odpowiedzialny za odczuwanie zimna

Odkryto gen, który odpowiada za odczuwanie niskich temperatur. TRPM8 wykazuje silną ekspresję w podzespole czuciowych neuronów powierzchniowych i może być aktywowany poprzez niewielkie ochłodzenie.

Prace prowadził zespół naukowców pod kierownictwem Dhaka i Coburn z Johns Hopkins School of Medicine w Baltimore w Stanach Zjednoczonych.

Odczuwanie temperatury otoczenia możliwe jest dzięki skórnym receptorom zimna i ciepła. Zmiana temperatury odbierana jest przez ludzki układ nerwowy tylko wtedy jeśli temperatura otoczenia jest różna od temperatury powierzchni skóry. Dzięki temu możliwe jest uruchomienie mechanizmów obronnych w obecności zbyt niskich lub zbyt wysokich temperatur. Mogą one bowiem uszkadzać komórki organizmu i zaburzać jego działanie. Wszystkie ssaki wykształciły pewne zachowania, jak również procesy fizjologiczne związane z termoregulacją, umożliwiającą utrzymanie temperatury ciała w granicach optymalnych dla zachodzących w organizmie reakcji biochemicznych. Z kolei odbieranie bodźców temperaturowych przy udziale układu nerwowego możliwe jest dzięki zakończeniom termowrażliwych neuronów, które unerwiają organy wewnętrzne, jak również struktury powierzchniowe takie jak skóra i tkanka podskórna.

Jak działa ten nerwowy termometr? Badania naukowców wskazują, iż kluczowa rola przypada tu termowrażliwym kanałom jonowym TRP (Transient Receptor Potential). Ssaki posiadają dziewięć takich tetramerowych kanałów, są one nieselektywne wobec różnych kationów i posiadają różne zakresy termowrażliwości. Rola poszczególnych kanałów analizowana była w badaniach na myszach, u których wyłączano poszczególne geny.

Dwa kanały wykazują silną wrażliwość na niskie temperatury. To TRPM8 i TRPA1. TRPM8 może być aktywowany przez temperatury poniżej 27°C, lub przez związki wywołujące uczucie chłodu np. mentol. Istnieją pewne wątpliwości co do roli TRPA1 jako sensora zimna. W przeciwieństwie do niego TRPM8 okazał się doskonałym kandydatem mogącym mieć istotną rolę w odczuwaniu zimna, termoregulacji, jak również odczuwaniu bólu wywołanego przez zimno. Te właściwości zostały potwierdzone w badaniach na populacjach myszy z wyłączonym genem TRPM8. Izolowane z tych zwierząt neurony czuciowe wykazywały silną ale częściową redukcję działalności kanałów TRPM8 w niskich temperaturach, co wskazuje na istnienie niezależnego od tych kanałów mechanizmu przewodzenia sygnału wywołanego zimnem. Myszy pozbawione genu wykazywały upośledzoną reakcję na niskie, ale nieszkodliwe temperatury przy jednoczesnej prawidłowej reakcji na temperatury nadmiernie wysokie. Naukowcy wykazali również, że dożylna aplikacja mentolu powodowała przesunięcie preferencyjnego zakresu temperaturowy gryzoni w stronę wyższych temperatur.

TRMP8 bierze również udział w odbieraniu bodźców o ekstremalnie niskich temperaturach, choć wyniki badań są tu w niewielkim stopniu sprzeczne. Jednak najważniejszym, z praktycznego punktu widzenia, jest aspekt znoszenia bólu poprzez działanie zimnem. Bardzo niskie temperatury powodują ból, natomiast względnie niskie mogą hamować odczuwanie bólu wywołanego innymi czynnikami. U myszy dzikiego typu obniżenie temperatury powodowało zahamowanie obu faz w dwufazowym odczuwaniu bólu wywołanego przez formalinę. U gryzoni z wyłączonym genem hamowana była jedynie jedna faza. Działanie zarówno stosunkowo niskich temperatur, jak również ekstremalnie niskich wywołuje zwiększoną ekspresję TRPM8. Analogiczny efekt można wywołać substancjami takimi jak mentol. Wyniki badań są bardzo obiecujące i mogą być początkiem opracowania nowej metody leczenia bólu. Istnieje jeszcze jednak wiele pytań i zanim do końca poznamy mechanizm działania genu, jak również inne mechanizmy odpowiedzialne za odczuwanie zimna musi zostać przeprowadzonych wiele badań.

Źródło:
Man-Kyo Chung and Michael J. Caterina "TRP Channel Knockout Mice Lose Their Cool" Neuron., 03 May 2007