كيف يخدع النعناع جسمك ليشعر بالبرودة؟.. صور عالية الدقة تكشف السر لأول مرة

تمكن علماء من تصوير الآلية الدقيقة التي يعمل بها البروتين الحسي المسؤول عن اكتشاف البرودة في جسم الإنسان، سواء كانت ناتجة عن انخفاض درجة الحرارة أو عن مواد مثل المنثول.

ويقدم الكشف الجديد، الذي تم عرضه مؤخرا خلال الاجتماع السنوي السبعين للجمعية الفيزيائية الحيوية في سان فرانسيسكو، أول صور عالية الدقة تظهر كيف يستشعر الجسم البرودة ويرسل الإشارات إلى الدماغ.

إقرأ المزيد

المذاق الغريب في الفم.. متى يكون إنذارا صحيا لا ينبغي تجاهله؟

بروتين TRPM8.. مقياس حرارة مجهري داخل الجسم

يركز البحث على بروتين يسمى TRPM8، وهو قناة بروتينية تكتشف الظروف الباردة.

ويشرح هيوك جون لي، باحث ما بعد الدكتوراه من مختبر سيوك يونغ لي في جامعة ديوك، قائلا: "تخيل TRPM8 كمقياس حرارة مجهري داخل جسمك. إنه المستشعر الأساسي الذي يخبر دماغك عندما يكون الجو باردا. عرفنا لفترة طويلة أن هذا يحدث، لكننا لم نعرف كيف. والآن يمكننا رؤيته".

ويتواجد هذا البروتين في أغشية الخلايا العصبية الحسية التي تغذي الجلد والفم والعينين. وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما بين 8 و28 درجة مئوية تقريبا، تفتح هذه القناة وتسمح للجسيمات المشحونة المعروفة بالأيونات بدخول الخلية. وتولد حركة الأيونات هذه إشارة كهربائية تنتقل إلى الدماغ، حيث تترجم إلى إحساس بالبرودة.

وهذه الآلية نفسها تفسر أيضا لماذا يخلق المنثول الموجود في النعناع والأوكالبتوس ومواد مماثلة إحساسا بالبرودة حتى عندما لا تتغير درجة الحرارة الفعلية. ويصف لي ذلك بقوله: "المنثول يشبه الخدعة، فهو يرتبط بجزء معين من القناة ويحفزها على الفتح، تماما كما تفعل درجة الحرارة الباردة. لذا، على الرغم من أن المنثول لا يجمد أي شيء فعليا، فإن جسمك يتلقى نفس الإشارة كما لو كان يلمس الثلج".

إقرأ المزيد

حواسنا أكثر من خمس!.. اكتشاف منظومة حسية معقدة لدى الإنسان

تصوير القناة أثناء العمل

لفهم كيف يغير TRPM8 شكله أثناء التنشيط، استخدم الفريق المجهر الإلكتروني المبرد (cryo-EM)، وهي طريقة تصوير تعتمد على تجميد البروتينات بسرعة فائقة ثم قصفها بشعاع إلكتروني.

وهذا النهج مكنهم من التقاط سلسلة من الحالات الهيكلية أثناء انتقال القناة من الحالة المغلقة إلى المفتوحة.

وأظهر التحليل أن البرودة والمنثول ينشطان TRPM8 من خلال مسارات داخلية متداخلة ولكنها متميزة. ويؤثر التعرض للبرودة بشكل رئيسي على منطقة المسام، وهو الجزء من القناة الذي يفتح لتمرير الأيونات. أما المنثول فيرتبط بموقع منفصل على البروتين ويؤدي إلى تغييرات هيكلية تنتشر عبر الجزيء حتى يفتح المسام.

ويضيف لي: "عندما يتم الجمع بين البرودة والمنثول، فإن الاستجابة تتعزز بشكل تآزري. استخدمنا هذا المزيج لالتقاط القناة في حالتها المفتوحة، وهو أمر لم يكن ممكنا تحقيقه مع البرودة وحدها".

أهمية طبية واكتشاف "البقعة الباردة"

قد يكون لفهم كيفية عمل TRPM8 آثار سريرية مهمة، إذ ارتبطت مشاكل هذه القناة بأمراض مزمنة مثل الألم المزمن والصداع النصفي وجفاف العين وبعض أنواع السرطان.

إقرأ المزيد

"القلب الثاني".. عضو في الجسم يحمل مفتاح العيش عمرا مديدا

وهناك دواء واحد يستهدف TRPM8، يدعى "أكولتريمون"، وهو قطرات عين معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لعلاج جفاف العين، حيث يعمل كمحاكي للمنثول لتنشيط مسار التبريد وتعزيز إنتاج الدموع وتخفيف التهيج.

كما حدد العلماء ما يصفونه بـ"البقعة الباردة"، وهي منطقة محددة من البروتين تلعب دورا مركزيا في استشعار درجة الحرارة.

ويبدو أن هذه المنطقة تساعد القناة على البقاء مستجيبة أثناء التعرض المطول للبرودة، ما يمنعها من فقدان الحساسية.

ويختتم لي قائلا: "سابقا، كان من غير الواضح كيف تنشط البرودة هذه القناة على المستوى الهيكلي. الآن يمكننا أن نرى أن البرودة تسبب تغييرات هيكلية محددة في منطقة المسام. وهذا يعطينا أساسا لتطوير علاجات جديدة تستهدف هذا المسار".

ومن خلال الكشف عن كيفية تقارب تغيرات درجة الحرارة والمواد الكيميائية المبردة على نفس المستشعر الجزيئي، تقدم الدراسة أول تفسير هيكلي مفصل لكيفية اكتشاف الجسم للبرودة، ما يعالج لغزا طويل الأمد في بيولوجيا الحواس ويمهد الطريق لتطوير علاجات أكثر دقة.

المصدر: SciTechDaily