在自然界中,温度是生物体感知环境、调节生存策略的关键因素之一。从温暖的春日到刺骨的寒冬,哺乳动物凭借其敏锐的感官系统,能够精准地感知并适应不同的温度变化。然而,长久以来,科学家们一直在寻找那个能够特异性感受寒冷温度的“神秘受体”,这一谜题直到最近才终于被揭开。
感知温度的“TRP家族”
在我们的身体里,有一群专门负责感知温度变化任务的离子通道,它们叫做TRP家族。这些离子通道各有各的专长,可以通过其独特的活性变化,将外界的温度信息转化为神经信号,传递给大脑进行解读。科学家们已经发现了多种TRP家族成员,它们分别负责感知凉爽、温暖乃至炎热的温度。然而,对于寒冷温度的感知,TRP家族中却始终缺少一个明确的“代言人”。
GluK2:寒冷受体的意外发现
2024年,一项来自美国密歇根大学Shawn Xu教授团队和段波教授团队的研究,在《Nature Neuroscience》杂志上发表了一项突破性发现。他们指出,长期以来被忽视的离子型谷氨酸受体GluK2,实际上就是哺乳动物一直在寻找的寒冷受体。
这一发现并非空穴来风。多年前,科学家们已经注意到,在一种已知的凉爽受体TRPM8阴性的躯体感觉神经元中,仍然存在着对寒冷温度有反应的细胞。这暗示着除了TRPM8外,还有其他未知的寒冷受体存在。而Shawn Xu教授团队在2019年的研究中,首次在秀丽线虫中发现了类似功能的离子型谷氨酸受体GLR-3,它并不依赖离子通道活性,而是通过G蛋白通路传递寒冷信号。这一发现为GluK2作为寒冷受体的推测提供了重要线索。
实验验证:GluK2的关键作用
为了验证GluK2在哺乳动物寒冷感知中的作用,研究团队对GluK2全身敲除小鼠进行了详细的行为学测试。结果显示,这些小鼠在机械力刺激、凉爽、温暖及炎热温度的感知上均表现正常,但在面对寒冷温度时却出现了显著的异常反应。进一步的研究发现,当小鼠背根负责躯体感觉的重要神经元集群神经节DRG中的GluK2被条件性敲除后,也出现了同样的现象,证实了GluK2在寒冷感知中的关键作用。
GluK2不参与机械刺激、热觉的感知(来源:Nature Neuroscience)
更有趣的是,研究还发现,在TRPM8敲除的基础上再敲除GluK2,能够大幅减少被寒冷温度诱导出动作电位的DRG神经元数量,这进一步证明了GluK2在寒冷感知中的不可替代性。此外,通过抑制G蛋白信号传导的实验也揭示了GluK2依赖G蛋白通路来传导寒冷信号的新机制,使其成为了一种全新的温度受体类型。
敲除GluK2表现对冷觉感知的障碍(来源:Nature Neuroscience)
温度感知的完整拼图
随着GluK2作为寒冷受体的身份被确认,哺乳动物体内四种主要的温度受体——分别负责寒冷、凉爽、温暖和炎热感知的受体,终于全部被科学家们揭开面纱。这一发现不仅填补了温度感知领域的一项重大空白,也为理解生物体如何适应复杂多变的环境提供了新的视角。
未来,科学家们将继续深入探索这些温度受体的具体工作机制,以及它们在疾病发生和发展中的作用,以期为人类健康带来更多的福祉。而对于我们普通人来说,了解这些科学发现,无疑也是一次对自然界奥秘的深刻领悟和敬畏。
暂无评论