Най-накрая открихме защо усещаме студ от ментола

Ментолът е странен аромат, нали? Вероятно повече преживяване, отколкото само вкус или мирис – всички знаем чувството на онази типична ледено-хладна свежест на ментата.

Но чудили ли сте се някога защо ни става така? Няма логика ментолът буквално да е с няколко градуса по-хладен от всичко останало по всяко време. Какво се случва тогава?

Ново проучване има отговора: ползвайки криоелектронна микроскопия – техника, първоначално разработена през 70-те години, но в момента в нещо като ренесанс благодарение на напредъка на технологиите – изследователите разкриха как сензорните йонни канали в невроните при мишки се активират от химически съединения като тези, открити в ментола. Резултатът е странното усещане за студ, което всички познаваме и обичаме.

„Бозайниците усещат студ когато температурата падне или чрез излагане на определени съединения, като например ментола, открит в ментата“, обяснява статията, публикувана в списание Science. „Основата за това усещане за студ е активирането на преходните рецепторни потенциални меластатинови йонни канали член 8 (Transient receptor potential cation channel subfamily M (melastatin) member 8 или съкратено TRPM8). Тези канали се изразяват в сензорни неврони и функционират като първичен преобразувател за усещане за хлад при хората.

Добре, това са много страшни думи на едно място. Нека ги разгледаме една по една, за да разберем какво се случва. Всъщност, нека ги разделим на молекули, по-конкретно на молекули ментол. Първото нещо, което те искат да направят, след като попаднат на кожата ни, е да си намерят подходящо място – и за тяхно щастие телата ни имат идеалното място за тях.

Нашите клетки са обвити в двоен липиден слой: като малък-мъничък защитен материал, направен от двоен слой мазнина. Той е там, за да защитава клетките – за да се увери, че няма йони или протеини или други неща, които могат да влязат в тях, а да не трябва.

Някои йони обаче трябва да бъдат пуснати навътре – и тук идват споменатите йонни канали. Те са специални протеини, вградени в мембраната на клетките, които са там, за да пропускат йони навътре и навън; те могат да бъдат задействани от редица стимули – от натиск и топлина до химически сигнали. Когато това се случи, следва прилив на йони.

За йонната врата, известна като TRPM8, ментолът е един от тези стимули. С помощта на протеин със колоритното име фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат (PIP2) ментолът се свързва перфектно с TRPM8, като мъничък ментов ключ за клетъчната ключалка, която е йонният канал. При наводнение положително заредените натриеви и калциеви йони променят заряда в клетката, задействайки неврона да изпрати сигнал, наречен „потенциал за действие“.

Поне така си мислят всички… Досега обаче не можехме да бъдем 100% сигурни, защото всички експериментални данни идваха от йонни канали на птици.

Птиците също имат този протеин TRPM8, но той е малко по-различен от този на бозайниците. Те имат различна термична и химическа чувствителност и не се отварят напълно, поне по време на експерименти. Така че, въпреки че доказателствата със сигурност изглежда предполагат, че PIP2 е важен за отварянето на канала TRPM8, едва с това ново проучване хипотезата е потвърдена.

Cryo-EM

Именно тук се намесва криоелектронната микроскопия или cryo-EM. Тя по същество е начин за извършване на електронна микроскопия при изключително ниски температури и изследователите я използват, за да направят снимки на TRPM8 структурите на мишки, докато те се движат от затвореното си, през междинното, до отворено състояние – разкривайки за първи път молекулярния механизъм на PIP2- и активирането на TRPM8 от ментол.

„Липсата на структура на отворено състояние – особено на TRPM8 на бозайници – възпрепятства не само разбирането ни за усещането за студ при хората, но също така и терапевтичните разработки, насочени към този важен сензорен рецептор“, обясняват авторите.

По принцип изследователите вярват, че с по-доброто разбиране на случващото се тук – не непременно „защо ментолът ни кара да чувстваме студ“, ами точният структурен механизъм зад това усещане – може да се постигнат сериозен напредък за бъдещите терапии за управление на болката.

И това е много добра новина – защото след този интензивен курс по биохимия, точно сега се нуждаем от доста потентно хапче против главоболие.