Termoreceptorer er receptorer , der opfatter miljøets temperatursignaler. De er en integreret del af termoreguleringssystemet , der opretholder temperaturhomeostase hos varmblodede dyr. David Julius og Ardem Pataputyan blev tildelt 2021 Nobelprisen i fysiologi [1] [2] [3] for at opdage de molekylære mekanismer, der ligger til grund for termoreception og mekanoception .
Hos pattedyr er perifere termoreceptorer placeret i huden, i øjets hornhinde og på slimhinderne. Der er også termoreceptorer i de indre dele af kroppen. De modtagelige felter af hudtermoreceptorer danner pletter med følsomhed over for kulde eller varme på omkring 1 mm i størrelse, som udgør noget som en mosaik. Signaler fra termoreceptorer overføres til spinale neuroner og når kernerne i thalamus og den retikulære formation langs henholdsvis spinothalamiske og spinoretikulære veje . Yderligere transmitteres disse signaler til kernerne i hypothalamus , der er ansvarlige for den autonome regulering af varmefrigivelse og afkøling af kroppen og den somatosensoriske cortex. I selve hypothalamus er der termofølsomme neuroner, der overvåger lokale ændringer i hjernens temperatur og regulerer den. I de senere år er det blevet fastslået, at kropstemperaturen ikke kun reguleres af hypothalamus, men også af andre termoeffektorbaner med deres egne afferente og efferente grene [4] .
Perifere termoreceptorer er opdelt i kulde, som opfatter kolde signaler, og termiske, som opfatter varmesignaler. Når den omgivende temperatur er i det såkaldte "neutrale" område, cirka i området omkring 30 ° C, fungerer både varme- og kuldereceptorer med minimal aktivitet. Aktiviteten af termoreceptorer stiger jo mere, jo stærkere er afvigelsen fra det neutrale område. Der er fire typer afferente signaler fra termofølsomme receptorer. Med et moderat fald i temperaturen, cirka i området fra 30 til 15 ° C, aktiveres kolde receptorer, hvilket subjektivt føles som køligt eller koldt. Med en stigning i miljøets temperatur over 30 ° C øges aktiviteten af termiske receptorer, hvilket mærkes som varme eller varme. Under 15 °C og over 43 °C aktiveres ikke kun termoreceptorer af moderat varme eller kulde, men også smertereceptorer, der er følsomme over for ekstrem varme eller ekstrem kulde, og smertefornemmelser blandes med temperaturfornemmelser [5] .
Termoreceptorernes funktionsmekanismer studeres aktivt på molekylært niveau. I øjeblikket menes det, at proteiner fra TRP-familien, som danner membran-ionkanaler, spiller hovedrollen i temperaturfølsomheden [6] .
Primære termofølsomme neuroner er pseudounipolære neuroner , hvis kroppe er placeret i spinalganglierne, og axonerne er opdelt i to grene. Den første gren innerverer perifert væv, såsom huden eller slimhinderne, og er en temperatursensor. Den anden gren sender signaler til sekundære neuroner i rygmarven eller sensoriske kerner i hjernen. Kroppene af termofølsomme neuroner, der innerverer hovedet og ansigtet, er placeret i trigeminusganglion ( lat. ganglion trigeminale ). Temperatursignaler transmitteres langs type Aδ (myelinerede) og type C (umyelinerede) nervefibre og kan følge tre veje. De myelinerede fibre af Aδ-typen transmitterer hurtigt signaler, der kræver en øjeblikkelig reaktion, for eksempel når det er nødvendigt at undgå en forbrænding ved kontakt med en varm genstand, og rygmarvens interneuroner deltager i denne abstinensrefleks, herunder en refleksrespons uden deltagelse af de højere dele af nervesystemet. Information transmitteres langsomt gennem umyelinerede type C-fibre og gennem de sekundære interneuroner i rygmarven langs spinothalamus-vejen når thalamus og derefter den somatosensoriske cortex, hvor de integrerende funktioner af subjektiv temperaturopfattelse aktiveres. Endelig fører den tredje signaltransmissionsvej til den laterale parabrachiale kerne (ved krydset mellem pons og midthjernen), hvorfra information om temperatur kommer ind i kernerne i den præoptiske region af hypothalamus, som er ansvarlige for termoregulering. Forskning udført i 2017 viser den relative betydning af denne sidste vej [7] . 9.
Mekanismen for temperaturfølsomhed på molekylært niveau er baseret på en ændring i den ioniske ledningsevne af kanaler dannet af specifikke proteiner. Frekvensen af neuronspidser afhænger af kanalens ioniske ledningsevne, som igen afhænger af temperaturen. I de seneste årtier er flere proteiner fra TRP-familien (transient receptor potential) blevet opdaget, hvis temperaturresponsprofiler dækker hele det fysiologiske temperaturområde. Disse proteiner anses for at være de mest sandsynlige kandidater til rollen som molekylære temperatursensorer [8] . Der er imidlertid mistanke om andre endnu ukendte molekylære mekanismer for termisk følsomhed [5] , og forskningen på dette område fortsætter.
Kronologisk var den første receptor, hvis rolle i opfattelsen af smerte og varme pålideligt blev etableret, den receptor, der blev opdaget i 1997, kaldet TRPV1 (vanilloid receptor 1), der tilhører TRPV- underfamilien fra den store familie TRP ( transient receptor potential ) . Denne receptor er en ikke-selektiv ionkanal, der er i stand til at passere Ca2 +-ioner . Det aktiveres af capsaicin (en komponent, der findes i peberfrugter) og protoner (syrekemisk forbrænding ) samt ved temperaturer over 43 °C. Subjektivt føles aktiveringen af denne receptor som en brændende fornemmelse eller brændende smerte. Dyr, der mangler denne receptor, viser reduceret følsomhed over for smerte og varme. Stoffer, der fremmer sensibilisering af denne receptor, frigives i betændt væv, så inflammationsfociene i kroppen føles som varme [2] .
Den kolde receptor blev opdaget af to grupper i 2002. Det er blevet navngivet TRPM8 (melastatinreceptor 8), og er medlem af TRPM -underfamilien . Det er også en ikke-selektiv ionkanal for kationer, permeabel for calciumioner, og aktiveres af menthol og især icillin , en potent syntetisk agonist af denne receptor, omkring 200 gange mere aktiv end menthol. Data om temperaturfølsomheden for TRPM8 varierer, men det gennemsnitlige følsomhedsområde er fra 8 til 28 °C med et maksimum ved en temperatur på omkring 10 °C [9] . Subjektivt føles aktivering af denne receptor som kulde eller smerte. Dyr, der mangler denne receptor, viser reduceret følsomhed over for kulde.
Neuroner, der indeholder TRPM8-receptorer, innerverer øjets hornhinde og er i stand til at registrere et lille fald i hornhindens temperatur, selv med 1°C. Svaret på et sådant fald vil være rivning, som refleksivt opstår i kulde eller i en stærk vind, hvilket får hornhinden til at afkøle på grund af væskens fordampning. Kolde receptorer er således indirekte involveret i at opretholde det fysiologiske niveau af hydrering af hornhinden [10] .