Neue Forschungsergebnisse verdeutlichen die unterschiedliche Kältewahrnehmung im gesamten Körpergewebe

Neue Forschungsergebnisse verdeutlichen die unterschiedliche Kältewahrnehmung im gesamten Körpergewebe

Universidad Miguel Hernández de Elche Ein Forschungsteam unter der Leitung von Félix Viana, Co-Direktor des Labors für sensorische Transduktion und Nozizeption am Institut für Neurowissenschaften (IN), einem gemeinsamen Forschungszentrum des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) und der Universität Miguel Hernández Elche (UMH), hat gezeigt, dass der Körper verschiedene molekulare Mechanismen nutzt, um Kälte in der Haut und in inneren Organen zu erkennen. Diese Erkenntnisse stellen einen bedeutenden Fortschritt beim Verständnis der thermischen Homöostase und bestimmter mit Kälteempfindlichkeit verbundener Pathologien dar.

Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Acta Physiologicazeigt, dass die Kältewahrnehmung kein homogener Prozess im gesamten Organismus ist. In der Haut wird Kälte hauptsächlich über den Ionenkanal TRPM8 erkannt, der auf die Wahrnehmung niedriger Temperaturen und Kühlempfindungen aus der Umgebung spezialisiert ist. Im Gegensatz dazu sind innere Organe wie die Lunge oder der Magen hauptsächlich auf einen anderen Sensor, den sogenannten TRPA1, angewiesen, um Temperaturabfälle wahrzunehmen.

Dieser Unterschied in den molekularen Mechanismen erklärt, warum sich das Kälteempfinden auf der Körperoberfläche stark von dem unterscheiden kann, das man beim Einatmen kalter Luft oder beim Verzehr sehr kalter Speisen oder Getränke empfindet, da jeder Gewebetyp unterschiedliche Wege aktiviert und nutzt, um thermische Veränderungen zu erkennen. „Die Haut ist mit spezifischen Sensoren ausgestattet, die es uns ermöglichen, Umgebungskälte zu erkennen und Abwehrverhalten anzupassen“, erklärt Félix Viana, Hauptforscher der Studie. Er fügt hinzu: „Im Gegensatz dazu scheint die Erkennung von Kälte im Körper von verschiedenen sensorischen Schaltkreisen und molekularen Rezeptoren abzuhängen, was ihre tiefere physiologische Rolle bei der internen Regulierung und Reaktion auf Umweltreize widerspiegelt.“

Die Studie wurde an Tiermodellen durchgeführt, die eine direkte Analyse der Aktivität sensorischer Neuronen ermöglichten, die an der Kälteerkennung beteiligt sind. Konkret verglich das Team Neuronen des Trigeminusnervs, der Informationen von der Haut und der Oberfläche des Kopfes überträgt, mit Neuronen des Vagusnervs, der wichtigsten Sinnesbahn, die das Gehirn mit inneren Organen wie der Lunge und dem Verdauungstrakt verbindet.

Um zu untersuchen, wie diese Neuronen auf Temperaturänderungen reagieren, verwendeten die Forscher Kalzium-Bildgebungstechniken und elektrophysiologische Aufzeichnungen, die eine Echtzeitüberwachung der neuronalen Aktivierung ermöglichten. Diese Ansätze wurden mit der Verwendung spezifischer pharmakologischer Wirkstoffe kombiniert, die bestimmte molekulare Sensoren blockieren können, um zu identifizieren, welche Ionenkanäle an der Kälteerkennung in den einzelnen Neuronentypen beteiligt sind.

Darüber hinaus verwendete das Team genetisch veränderte Mäuse, denen die TRPM8- oder TRPA1-Sensoren fehlten, zusammen mit Genexpressionsanalysen, um die unterschiedliche Rolle dieser Kanäle bei der Kältewahrnehmung zu bestätigen. Dieser multidisziplinäre Ansatz zeigte, dass die Kälteerkennung genau auf die physiologischen Funktionen jedes Gewebes abgestimmt ist und dass innere Organe molekulare Mechanismen verwenden, die sich von denen der Haut unterscheiden.

Unsere Ergebnisse offenbaren eine komplexere und differenziertere Sicht darauf, wie sensorische Systeme in verschiedenen Geweben thermische Informationen kodieren. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, um zu untersuchen, wie diese Signale integriert werden und wie sie sich bei pathologischen Zuständen verändern können, beispielsweise bei bestimmten Neuropathien, bei denen die Kälteempfindlichkeit gestört ist.“

Katharina Gers-Barlag, Universidad Miguel Hernández de Elche

Quellen: