Сенсорный белок объясняет, как мыши – и, возможно, люди – узнают, что холодно

Фото из открытых источников
Люди надевают перчатки при лепке снеговика по одной причине: обращение с холодными вещами может навредить. Новое исследование на мышах выявило, что может быть ключевым игроком в этой реакции: белок, который, как уже известно, позволяет сенсорным нейронам червей обнаруживать холод. Новые данные, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, подтверждают, что этот белок выполняет ту же функцию у млекопитающих.
 
Мы воспринимаем прикосновение, боль и температуру благодаря системе нервов, которая простирается по всему нашему телу. Исследователи определили кожные датчики, которые обнаруживают горячие и теплые стимулы. Однако найти датчики холода оказалось сложнее. Исследователи предложили различных кандидатов, но нашли ограниченные и противоречивые доказательства их функции. Исключением является ионный канал TRPM8. Он известен тем, что обнаруживает ощущение «прохлады» ментола, а также определяет низкие температуры и помог своим первооткрывателям получить Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2021 году.
 
«Никто не сомневается в том, что TRPM8 — это датчик холода», — говорит сенсорный нейробиолог Феликс Виана из Института нейронаук в Аликанте, Испания. Но это не могло быть всей историей. Наиболее эффективно он работает при температуре выше примерно 10°C, а мыши, у которых отсутствует ген TRPM8, все равно могут определять очень низкие температуры.
 
Несколько лет назад нейробиологи Мичиганского университета Шон Сюй и Бо Дуань и их коллеги нашли еще одного кандидата: белок на определенных сенсорных нейронах крошечного круглого червя Caenorhabditis elegans, который заставляет животных избегать температур от 17°C до 18°C , что холоднее, чем их предпочтительные температуры. Предварительные данные этого исследования показали, что аналогичный белок млекопитающих, GluK2, также позволяет мышам чувствовать холод.
 
Чтобы подтвердить этот результат, исследователи создали у мышей отсутствие TRPM8, GluK2 или того и другого. Они поместили мышей на платформу, где они могли выбрать: стоять на поверхности с комфортной температурой 30°C или на более прохладной, температура которой в некоторых экспериментах достигала невыносимых 5°C. Нокаутные мыши по TRPM8 с меньшей вероятностью, чем немодифицированные контрольные мыши, приспособились к теплой стороне, пока другой вариант составлял 15 ° C или выше. Это говорит о том, что они потеряли чувствительность к этому прохладному температурному диапазону. Но мыши, у которых отсутствовали датчики TRPM8 и GluK2, показали значительно сниженную чувствительность к холоду во всем протестированном диапазоне температур. Мыши, у которых отсутствует только рецептор GluK2, провели тот же процент времени на теплой стороне, что и контрольная группа, что позволяет предположить, что, по крайней мере, в этих условиях GluK2 способствует чувствительности к холоду, что зависит от присутствия TRPM8.
 
Сюй отмечает, что у червей отсутствуют аналоги TRPM8 и большинства тепловых сенсоров, обнаруженных у млекопитающих. GluK2 — «единственный термосенсор, функции которого эволюционно сохранились от червей до человека», — говорит он. Это открывает вопрос о том, мог ли этот новый рецептор холода быть первым, появившимся в эволюции животных.
 
В отдельном тесте на боль, вызванную холодом, исследователи поместили мышей на пластину, охлажденную до 0°C. Сюй сравнивает этот опыт с длительным контактом со льдом: «Даже после того, как вы отдернете [руку], вы все равно чувствуете боль, — говорит он, — и вам нужно справиться с этой болью». Мыши часто делают это, облизывая свои холодные лапы, и исследователи измерили, сколько времени они провели на холодной тарелке, прежде чем возникла эта болевая реакция. Мыши, у которых не было TRPM8, вели себя так же, как контрольные. Но одного только отсутствия GluK2 было достаточно, чтобы увеличить время, необходимое мышам, чтобы начать облизывать лапы.
 
Неизвестно, связана ли повышенная чувствительность к холоду у людей с GluK2, говорит Виана, но эта идея «определенно весьма интересна для дальнейшего изучения».