Мыши, лишенные рецептора GluK2, перестали чувствовать холод

Температура тела млекопитающих поддерживается на относительно постоянном уровне. Важную роль в этом играют терморецепторы, воспринимающие широкий диапазон температур. Среди терморецепторов хорошо изучены те, которые воспринимают тепло, жар и прохладу, однако рецепторы холода пока охарактеризованы слабо. Американские ученые исследовали каинатный рецептор глутамата GluK2, при нокауте которого ухудшается восприятие холода (0 °C), но не прохладных температур (18 °C).

Ранее ученые уже показали, что у нематод присутствует рецептор GLR-3, отвечающий за восприятие холода. Теперь же исследователи предположили, что его гомолог GluK2 у млекопитающих может иметь схожую функцию. Кроме того, в последние несколько лет были выявлены рецепторы, которые улавливают широкий диапазон температур. Среди этих рецепторов — ионные каналы семейства TRP, участвующие в восприятии температурных стимулов. В частности, описан канал TRPM8, рецептор холода и ментола, однако информация о нем не составляет цельной картины о терморецепторах, отвечающих только за низкие температуры.

Чтобы проверить роль этих каналов, ученые провели ряд поведенческих тестов на мышах, нокаутных по GluK2 и/или TRPM8. Они получили четыре группы мышей: контроль, с нокаутом GluK2, с нокаутом TRPM8 и с двойным нокаутом GluK2/TRPM8. Мыши, нокаутные по GluK2, нормально отвечали на механические раздражители. Ответ на тепло (30 °C) также не различался между нокаутными и контрольными животными, как и реакция на более высокие температуры (30–55 °C).

Однако, когда ученые проанализировали реакцию мышей на холод, то обнаружили, что мыши с нокаутом TRPM8 избегают температур ниже 15 °C так же, как контрольная группа. Из этого авторы работы сделали вывод, что TRPM8 не является основным рецептором восприятия холода. А вот мыши с нокаутом GluK2 показали отсутствие резкой реакции в тесте с рефлексом на холодную (0 °C) воду. Нокаут TRPM8 при этом нарушал реакцию мышей на прохладные (в диапазоне от 15 до 30 °C) температуры, чего не происходило при нокауте GluK2.

Затем авторы исследования проанализировали поведение нейронов in vitro. Они получили культуру нейронов ганглиев дорсальных корешков (DRG) и нокаутировали в них TRPM8 либо GluK2. Оказалось, что при нокауте TRPM8 культура практически перестает реагировать на прохладу, но чувствительность к холоду (менее 10 °C) у таких нейронов сохраняется. И наоборот, нокаут GluK2 сохранял чувствительность нейронов к прохладным, но не холодным температурам.

Из полученных результатов следует, что GluK2 специфичен именно к низким температурам. Также GluK2 и TRPM8 способны функционировать независимо друг от друга, хотя остается вероятность, что GluK2 и TRPM8 также могут работать вместе. Из-за того, что не рассматривались другие терморецепторы, которые тоже могли внести свой вклад, исследователи планируют дальнейшее изучение этой темы.

Полученные в данной работе результаты дополняют понимание того, как млекопитающие реагируют на холод. Кроме того, воздействие на GluK2 может лечь в основу лечения тех людей, которые по тем или иным причинам болезненно воспринимают низкие температуры.

Чувствительность к боли от перегрева у дрозофил контролируют два нейрона