Каждый человек знаком с ощущением прохлады после мятной жвачки, зубной пасты или ментоловой конфеты. Однако долгое время учёные не понимали, как именно мозг воспринимает этот «искусственный холод».
Теперь исследователям удалось получить первые детальные изображения молекулярного «датчика холода» в организме человека.
Работу провели учёные Университета Дьюка (Duke University). Результаты исследования опубликованы в журнале «Nature Structural & Molecular Biology».
Молекулярный «термометр» организма
В центре исследования оказался белковый канал TRPM8 — молекулярный рецептор, который играет ключевую роль в восприятии холода.
Этот белок расположен в мембранах сенсорных нейронов, которые иннервируют:
- кожу
- слизистую полости рта
- глаза.
По словам исследователя Хёк-Джун Ли (Hyuk-Joon Lee) из Университета Дьюка (Duke University), TRPM8 можно представить как микроскопический термометр внутри организма.
Когда температура окружающей среды снижается примерно до 8–28 °C, канал открывается. Через него начинают проходить ионы, что запускает нервный сигнал, передающийся в мозг. Именно этот сигнал мы воспринимаем как ощущение холода.
Почему мята кажется холодной
Интересно, что тот же рецептор активируется не только холодом, но и некоторыми химическими веществами.
К таким веществам относятся:
- ментол
- эвкалиптол
- другие соединения, содержащиеся в мяте и эвкалипте.
Ментол связывается с определённым участком TRPM8 и заставляет канал открываться, как если бы температура действительно снизилась.
В результате мозг получает сигнал холода, хотя температура тканей не меняется.
Именно поэтому мятная жвачка или зубная паста создают ощущение освежающей прохлады.
Как учёные увидели работу рецептора
Чтобы изучить механизм работы TRPM8, исследователи использовали метод криоэлектронной микроскопии.
Эта технология позволяет:
- быстро замораживать молекулы
- фиксировать их структуру
- получать детальные изображения белков.
Учёным удалось получить несколько структурных «снимков» канала TRPM8 в разные моменты его работы — от закрытого состояния до полностью открытого.
Холод и ментол действуют по-разному
Анализ структуры показал, что холод и ментол активируют канал разными путями.
- Холод вызывает изменения в области поры канала — той части белка, через которую проходят ионы.
- Ментол связывается с другим участком белка и запускает цепочку структурных изменений, которые в итоге тоже открывают канал.
Интересно, что совместное действие холода и ментола усиливает эффект.
Эта комбинация позволила исследователям впервые зафиксировать канал TRPM8 в полностью открытом состоянии.
Возможные медицинские применения
Понимание того, как работает TRPM8, может иметь важное значение для медицины.
Нарушения работы этого рецептора связаны с рядом заболеваний, включая:
- хроническую боль
- мигрень
- синдром сухого глаза
- некоторые онкологические заболевания.
Например, один из препаратов, воздействующих на этот механизм, уже используется в офтальмологии.
Глазные капли аколтремон активируют путь TRPM8 и стимулируют выработку слёзной жидкости, помогая уменьшить симптомы сухости глаз.
Новое открытие — «холодовая точка»
Исследователи также обнаружили особую область белка, которую они назвали «cold spot» — «холодовая точка».
Этот участок играет важную роль в:
- распознавании температуры
- поддержании чувствительности рецептора при длительном воздействии холода.
Заключение
Новое исследование впервые показало на молекулярном уровне, как организм распознаёт холод и почему мята создаёт ощущение прохлады.
Открытие механизма работы рецептора TRPM8 не только объясняет знакомые ощущения от ментола, но и может помочь в разработке новых методов лечения боли, мигрени и других заболеваний.
Ранее учёные также обнаружили, что изменения в работе сенсорных систем мозга могут играть важную роль при хронических заболеваниях. Подробнее об этом можно прочитать в материале «Хроническая боль в спине заставляет мозг усиливать восприятие звуков».
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – xuslan@yandex.ru;