A termoreceptorok olyan receptorok , amelyek érzékelik a környezet hőmérsékleti jeleit. A melegvérű állatok hőmérsékleti homeosztázisát fenntartó hőszabályozási rendszer szerves részét képezik . David Julius és Ardem Pataputyan 2021 -ben fiziológiai Nobel-díjat [1] [2] [3] kaptak a hőrecepció és a mechanocepció mögött meghúzódó molekuláris mechanizmusok felfedezéséért .
Emlősökben a perifériás termoreceptorok a bőrben, a szem szaruhártyájában és a nyálkahártyákon találhatók. A test belső részeiben is vannak hőreceptorok. A bőr hőreceptorainak befogadó mezői körülbelül 1 mm méretű hidegre vagy melegre érzékeny foltokat képeznek, amelyek mozaikszerűséget alkotnak. A termoreceptorok jelei a gerincvelői neuronokhoz jutnak el, és a spinothalamikus , illetve a spinoretikuláris útvonalak mentén érik el a talamusz magjait, illetve a retikuláris formációt . Ezen túlmenően ezek a jelek a hipotalamusz magjaiba, a test hőkibocsátásának és hűtésének autonóm szabályozásáért felelősek, valamint a szomatoszenzoros kéregbe kerülnek. Magában a hipotalamuszban hőérzékeny neuronok találhatók, amelyek figyelik az agy hőmérsékletének helyi változásait és szabályozzák azt. Az elmúlt években megállapították, hogy a testhőmérséklet szabályozását nemcsak a hipotalamusz, hanem más, saját afferens és efferens ágakkal rendelkező termoeffektor pályák is szabályozzák [4] .
A perifériás termoreceptorokat hidegre osztják, amelyek hideg jeleket érzékelnek, és termikusra, amelyek hőjeleket érzékelnek. Amikor a környezeti hőmérséklet az úgynevezett "semleges" tartományban van, körülbelül 30 ° C körül van, akkor mind a hő-, mind a hidegreceptorok minimális aktivitással működnek. A termoreceptorok aktivitása minél jobban nő, annál erősebb az eltérés a semleges tartománytól. A hőérzékeny receptoroktól négyféle afferens jel létezik. A hőmérséklet mérsékelt csökkenésével, körülbelül 30 és 15 ° C közötti tartományban, a hidegreceptorok aktiválódnak, ami szubjektíven hidegnek vagy hidegnek érezhető. A környezet hőmérsékletének 30 ° C feletti növekedésével a hőreceptorok aktivitása nő, ami melegnek vagy hőnek érezhető. 15 °C alatt és 43 °C felett nem csak a mérsékelt meleg vagy hideg hőreceptorai aktiválódnak, hanem az extrém melegre vagy extrém hidegre érzékeny fájdalomreceptorok is , és a fájdalomérzet keveredik a hőmérséklet érzetével [5] .
A termoreceptorok működési mechanizmusait molekuláris szinten aktívan tanulmányozzák. Jelenleg úgy gondolják, hogy a TRP családba tartozó fehérjék, amelyek membránioncsatornákat képeznek, játsszák a fő szerepet a hőmérséklet-érzékenységben [6] .
Az elsődleges hőérzékeny neuronok pszeudounipoláris neuronok , amelyek teste a gerinc ganglionjaiban található, és az axonok két ágra oszlanak. Az első ág a perifériás szöveteket, például a bőrt vagy a nyálkahártyákat beidegzi, és egy hőmérséklet-érzékelő. A második ág jeleket továbbít a gerincvelő másodlagos neuronjaihoz vagy az agy érzékszervi magjaihoz. A fejet és az arcot beidegző hőérzékeny neuronok teste a trigeminus ganglionban ( lat. ganglion trigeminale ) található. A hőmérsékleti jelek Aδ típusú (mielinizált) és C típusú (nem myelinizált) idegrostok mentén továbbítódnak, és három útvonalat követhetnek. Az Aδ típusú myelinizált rostok gyorsan továbbítanak olyan jeleket, amelyek azonnali reagálást igényelnek, például amikor forró tárggyal érintkezve el kell kerülni az égést, és a gerincvelő interneuronjai részt vesznek ebben a visszavonási reflexben, beleértve a reflexválasz az idegrendszer magasabb részeinek részvétele nélkül. Az információ lassan, nem myelinizálódott C típusú rostokon és a gerincvelő másodlagos interneuronjain keresztül a spinothalamikus útvonalon keresztül jut el a thalamusba, majd a szomatoszenzoros kéregbe, ahol a szubjektív hőmérséklet-érzékelés integratív funkciói aktiválódnak. Végül a jelátvitel harmadik útja az oldalsó parabrachialis magba (a híd és a középagy találkozásánál) vezet, ahonnan a hőmérsékletre vonatkozó információ bejut a hipotalamusz preoptikus régiójának magjaiba, amelyek a hőszabályozásért felelősek. A 2017-ben végzett kutatás ennek az utolsó útnak a viszonylagos jelentőségét jelzi [7] . 9.
A hőmérséklet-érzékenység molekuláris szintű mechanizmusa a specifikus fehérjék által alkotott csatornák ionvezetőképességének változásán alapul. A neuron tüskék gyakorisága a csatorna ionvezetőképességétől függ, ami viszont a hőmérséklettől függ. Az elmúlt évtizedekben a TRP (tranziens receptorpotenciál) családból több olyan fehérjét fedeztek fel, amelyek hőmérsékleti válaszprofilja lefedi a teljes fiziológiás hőmérsékleti tartományt. Ezeket a fehérjéket tartják a legvalószínűbb jelölteknek a molekuláris hőmérséklet-érzékelők szerepére [8] . A termikus érzékenységnek azonban más, még ismeretlen molekuláris mechanizmusa is felmerül [5] , és a kutatás ezen a területen folytatódik.
Kronológiailag az első receptor, amelynek szerepe a fájdalom és a hő érzékelésében megbízhatóan megállapítható volt, az 1997-ben felfedezett TRPV1 (vanilloid receptor 1) receptor volt, amely a TRP ( tranziens receptorpotenciál ) nagycsalád TRPV alcsaládjába tartozik . Ez a receptor egy nem szelektív ioncsatorna, amely képes átengedni a Ca 2+ -ionokat . Aktiválja a kapszaicin (a csípős paprikában található komponens) és a protonok (savas kémiai égés ), valamint 43 °C feletti hőmérsékleten. Szubjektíven ennek a receptornak az aktiválása égő érzésként vagy égő fájdalomként érzékelhető. Azok az állatok, amelyekben ez a receptor hiányzik, csökkent fájdalom- és hőérzékenységet mutatnak. A gyulladt szövetekben e receptor szenzibilizációját elősegítő anyagok szabadulnak fel, így a szervezetben a gyulladásos gócok forrónak érezhetők [2] .
A hidegreceptort két csoport fedezte fel 2002-ben. TRPM8-nak (melasztatin receptor 8) nevezték el, mivel a TRPM alcsalád tagja . Ezenkívül a kationok nem szelektív ioncsatornája, amely áteresztő a kalciumionok számára, és a mentol és különösen az icillin aktiválja , amely e receptor erős szintetikus agonistája, körülbelül 200-szor aktívabb, mint a mentol. A TRPM8 hőmérséklet-érzékenységére vonatkozó adatok változóak, de az átlagos érzékenységi tartomány 8-28 °C, maximum 10 °C körüli hőmérsékleten [9] . Szubjektív módon ennek a receptornak az aktiválása hidegnek vagy fájdalomnak érezhető. Azok az állatok, amelyekben ez a receptor hiányzik, csökkent hidegérzékenységet mutatnak.
A TRPM8 receptorokat tartalmazó neuronok beidegzik a szem szaruhártyáját, és képesek érzékelni a szaruhártya hőmérsékletének enyhe, akár 1°C-os csökkenését is. Az ilyen csökkenésre a válasz a szakadás lesz, amely hidegben vagy erős szélben reflexszerűen jelentkezik, és a szaruhártya lehűlését okozza a folyadék elpárolgása miatt. Így a hidegreceptorok közvetve részt vesznek a szaruhártya hidratáltságának fiziológiás szintjének fenntartásában [10] .