Nat Neurosci：科学家识别出负责机体冷感知的特殊蛋白

外周体感神经元（peripheral somatosensory neurons）所表达的温度传感器（Thermosensors）能感知大范围的环境温度，尽管此前研究人员广泛描述过能探测冷、暖和热温度的传感器，但对那些能感知低温的传感器却并知之甚少。虽然目前已经提出了多种候选的冷传感器，但没有一种被证明能介导体内体感神经元的冷觉感知，这或许就使得温度感知这一方面的知识存在一定空白。

近日，一篇发表在国际杂志Nature Neuroscience上题为“The kainite receptor GluK2 mediates cold sensing in mice”的研究报告中，来自密歇根大学等机构的科学家们通过研究识别出了一种特殊蛋白，其能促使哺乳动物机体感知寒冷，这或许就填补了感觉生物学研究领域长期以来的知识空白。

相关研究结果或有助于揭示我们在冬天如何感知并忍受寒冷，同时还解释了为何在特定疾病状态下有些患者对寒冷的经历或感受不同。神经科学家Shawn Xu说道，20多年前，随着研究人员发现名为TRPV1的热感知蛋白，这一研究领域才开始发现机体的温度感受器。如今多项研究结果都发现了能感知热、暖、甚至冷的特殊蛋白，但我们一直无法确定到底是什么样的机制能感受到低于华氏60度的温度。

早在2019年，研究人员就在秀丽隐杆线虫中发现了首个冷感知受体，秀丽隐杆线虫是一种毫米尺寸的模式生物，其能作为模型系统来理解机体的感觉反应，由于编码秀丽隐杆线虫的基因在包括小鼠和人类的多种物种中都处于保守状态，因此这一研究发现或能为验证哺乳动物机体的冷感受器提供了一个研究起点，即名为GluK2（谷氨酸离子受体盐酸盐型亚基2，Glutamate ionotropic receptor kainate type subunit 2）的蛋白。

在这项最新研究中，研究人员在缺失GluK2基因（因此并不会产生任何GluK2蛋白）的小鼠中测试了他们提出的假设，通过一系列实验来检测动物对温度和其它机械刺激的行为反应。研究人员发现，小鼠会对高温、温暖和冷觉温度反应正常，但对有害的寒冷却并没有反应。GluK2主要存在于大脑的神经元中，其在那里会接收化学信号从而促进神经元之间的交流沟通，但同时其也会在机体外周神经系统（大脑和脊髓外）的感觉神经元中进行表达。

科学家识别出负责机体冷感知的特殊蛋白

图片来源：Nature Neuroscience (2024). DOI:10.1038/s41593-024-01585-8

如今研究人员知道，这种蛋白能在外周神经系统中发挥完全不同的功能，其能加工温度线索而不是利用化学信号来感知寒冷。虽然GluK2因在大脑中的作用而闻名，但研究者Xu推测这种温度感知的作用或许就是该蛋白的原始目的之一，GluK2基因在整个进化树上都有“亲戚”，一直可以追溯到单细胞的细菌中。Xu说道，细菌并没有大脑，因此为何其会进化出一种方法来接收来自其它神经元的化学信号呢？但其非常需要感知环境，或许包括温度和化学物质等。

因此研究者认为，温度的感知或许是一种古老的功能，至少对于其中一些谷氨酸盐受体而言，最终随着生物体进化出更为复杂的神经系统后就会被采用。除了填补温度感知谜题的空白之外，本文最新发现对于人类健康也有一定的影响，比如，接受化疗的癌症患者通常也会经历对冷觉的痛苦反应。研究者表示，GluK2在哺乳动物机体中能作为冷感受器或许能帮助更好地理解为何人类会经历对冷觉的疼痛反应，甚至还能提供潜在的治疗性靶点帮助开发治疗那些因冷感觉过度刺激而出现疼痛感的患者。

综上，本文研究结果表明，GluK2是一种能介导机体中枢神经系统中突触传递的谷氨酸感知化学受体，其或许在机体外周神经系统中能被用作冷感知传感器。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Cai, W., Zhang, W., Zheng, Q. et al. The kainate receptor GluK2 mediates cold sensing in mice. Nat Neurosci (2024). doi：10.1038/s41593-024-01585-8