Kůže a vnitřní orgány vnímají chlad různými molekulárními cestami

Výzkumný tým vedený Félixem Viana, spoluředitelem laboratoře senzorické transdukce a nocicepce v Institutu pro neurovědy (IN), společném výzkumném centru Španělské národní výzkumné rady (CSIC) a Miguel Hernández University of Elche (UMH), prokázal, že tělo používá různé molekulární mechanismy k detekci chladu v kůži a ve vnitřních orgánech. Tato zjištění představují významný pokrok v pochopení tepelné homeostázy a určitých patologií spojených s citlivostí na chlad.

Studie, nedávno publikovaná v časopise Acta Physiologicaukazuje, že vnímání chladu není homogenní proces v celém organismu. V pokožce je chlad detekován především prostřednictvím iontového kanálu TRPM8, který se specializuje na snímání nízkých teplot a chladivých pocitů z okolí. Naproti tomu vnitřní orgány, jako jsou plíce nebo žaludek, primárně spoléhají na jiný senzor, známý jako TRPA1, aby vnímaly poklesy teploty.

Tento rozdíl v molekulárních mechanismech vysvětluje, proč se pocit chladu na povrchu těla může velmi lišit od pocitu, který zažíváme při dýchání studeného vzduchu nebo požití velmi studeného jídla nebo nápojů, protože každý typ tkáně se aktivuje a používá odlišné dráhy k detekci tepelných změn. „Kůže je vybavena specifickými senzory, které nám umožňují detekovat okolní chlad a přizpůsobit se obrannému chování,“ vysvětluje Félix Viana, hlavní řešitel studie. Dodává: „Na rozdíl od toho se zdá, že detekce chladu uvnitř těla závisí na různých smyslových okruzích a molekulárních receptorech, což odráží její hlubší fyziologickou roli ve vnitřní regulaci a reakcích na podněty prostředí.“

Studie byla provedena na zvířecích modelech, které umožňovaly přímou analýzu aktivity senzorických neuronů zapojených do detekce chladu. Konkrétně tým porovnával neurony z trojklaného nervu, který přenáší informace z kůže a povrchu hlavy, s neurony z nervu vagus, hlavní smyslové dráhy spojující mozek s vnitřními orgány, jako jsou plíce a trávicí trakt.

Aby vědci prozkoumali, jak tyto neurony reagují na změny teploty, použili techniky zobrazování vápníku a elektrofyziologické záznamy, které umožňují sledování aktivace neuronů v reálném čase. Tyto přístupy byly kombinovány s použitím specifických farmakologických činidel schopných blokovat konkrétní molekulární senzory, což pomáhá identifikovat, které iontové kanály se účastní detekce chladu v každém typu neuronu.

Kromě toho tým použil geneticky modifikované myši bez senzorů TRPM8 nebo TRPA1 spolu s analýzami genové exprese, aby potvrdil rozdílnou roli těchto kanálů ve vnímání chladu. Tento multidisciplinární přístup ukázal, že detekce chladu je jemně vyladěna na fyziologické funkce každé tkáně a že vnitřní orgány využívají molekulární mechanismy odlišné od mechanismů používaných kůží.

Naše zjištění odhalují komplexnější a jemnější pohled na to, jak senzorické systémy v různých tkáních kódují tepelné informace. To otevírá nové cesty ke studiu toho, jak jsou tyto signály integrovány a jak mohou být změněny v patologických stavech, jako jsou určité neuropatie, u kterých je narušena citlivost na chlad.“

Katharina Gers-Barlag, první autorka článku

Tato studie byla umožněna díky financování ze Španělského národního plánu pro vědeckotechnický výzkum a inovace; Španělská státní výzkumná agentura – ministerstvo vědy, inovací a univerzit prostřednictvím programu Severo Ochoa pro centra excelence; a valencijská regionální vláda (Generalitat Valenciana). Práce je součástí mezinárodního projektu financovaného z Human Frontier Science Program (HFSP) a koordinovaného Viana v Institutu pro neurovědy, zaměřeného na studium molekulárních základů vnímání chladu u různých druhů přizpůsobených extrémním teplotním prostředím.