Qual è il mistero che si cela dietro una sensazione così universale come il freddo? Un team dell’Università del Michigan ha identificato una proteina sensibile al calore, finora sconosciuta alla scienza.
La scoperta promette non solo di rivoluzionare la nostra comprensione della biologia sensoriale, potrebbe anche spianare il terreno nel trattamento dei “freddolosi” cronici, come ad esempio le persone con sindromi neuropatiche, patologie autoimmuni o quanti sono sottoposti alla chemioterapia
La proteina sensibile al freddo
Indice dei contenuti
In passato, diversi studi avevano individuato alcune proteine in grado di rilevare temperature calde, miti e persino il freddo. «Tuttavia non si era riusciti a identificare ciò che rileva temperature inferiori a circa 15 gradi °C».
Così esordisce Shawn Xu, professore di biologia, fisiologia molecolare e integrativa dell’UM Life Sciences Institute of Literature, Science, and the Arts.
Ma ripercorriamo le tappe della scoperta.
Nel 2019, un gruppo di ricercatori guidati appunto da Xu si imbattè nei Caenorhabditis elegans, dei vermicioli lunghi un millimetro, che vivono nel suolo in regioni temperate. Ebbene, all’’interno del loro organismo, i vermi ospitavano un misterioso gene.
La prima proteina che fungeva da recettore del freddo.
Battezzarono questa scoperta con il nome di GluK2, ma la ricerca non si fermò ai vermi.
Xu aveva infatti intuito che probabilmente anche altre creature del regno animale ospitavano il recettore, inclusi gli esseri umani e i piccoli topi.
I test di laboratorio: ma che freddo fa?
I primi esperimenti in laboratorio, partirono dallo studio su dei topi privi del gene GluK2. Il team osservò le reazioni dei roditori alla temperatura e ad altri stimoli.
Risultato?
I topi mancanti della proteina GluK2 rispondevano normalmente alle temperature calde, calde e fredde. Non mostravano tuttavia alcuna risposta al freddo intenso, come se il gelo non li scalfisse.
Quanto al gene, è emerso che si trova sia nel cervello (che coordina le “operazioni”), sia nei neuroni cerebrali, sia in quelli sensoriali del sistema nervoso periferico.
«Ora sappiamo che questa proteina svolge una funzione completamente diversa nel sistema nervoso periferico. Elabora segnali di temperatura invece di segnali chimici per percepire il freddo».
Ad affermarlo, Bo Duan, professore associato di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo e co-autore senior dello studio.
Un salto nel passato
Nel contesto della scoperta della proteina GluK2 e del suo ruolo nel rilevamento della temperatura, Xu ha poi dunque avanzato un’interessante ipotesi.
Il possibile ruolo originale di GluK2 nel rilevamento della temperatura potrebbe essere stato uno degli scopi primari della proteina, prima che essa acquisisse altre funzioni nel cervello. Cosa significa?
La presenza del gene in organismi molto antichi, come i batteri unicellulari, suggerisce che questa proteina potrebbe avere avuto un ruolo fondamentale fin dall’origine della vita. La sua evoluzione e conservazione attraverso le ere potrebbero essere legata alla sua capacità di svolgere funzioni vitali per la sopravvivenza degli organismi.
Ciò includerebbe anche il rilevamento e la risposta ai cambiamenti di temperatura nell’ambiente circostante.
Questo concetto solleva importanti interrogativi sulla flessibilità e l’adattabilità delle proteine nel corso dell’evoluzione. Se GluK2 è stato originariamente coinvolto nel rilevamento della temperatura, come suggerito dall’ipotesi di Xu, ciò lascia presagire che le proteine abbiano potuto evolversi e diversificarsi nel corso del tempo.
Come mai?
Per svolgere una vasta gamma di funzioni, comprese quelle coinvolte nei processi neurali nel cervello.
Inoltre, l’ipotesi suggerisce che il rilevamento della temperatura potrebbe essere stato uno dei primi meccanismi sensoriali sviluppati dagli organismi viventi per adattarsi e sopravvivere nell’ambiente circostante.
La spiegazione di XU
«Un batterio non ha cervello, quindi perché dovrebbe sviluppare un modo per ricevere segnali chimici da altri neuroni? Di contro, avrebbe un grande bisogno di percepire il suo ambiente, sia la temperatura sia le sostanze chimiche».
«Quindi penso che il rilevamento della temperatura possa essere una funzione antica, almeno per alcuni di questi recettori del glutammato, che alla fine è stata cooptata quando gli organismi hanno sviluppato sistemi nervosi più complessi».
Importanza dello studio
Oltre ad aggiungere un tassello nel mosaico del rilevamento della temperatura, la scoperta della proteina GluK2, come sensore del freddo nei mammiferi, offre una vasta gamma di possibilità che si estende ben oltre i confini della ricerca scientifica. Xu ritiene che questa nuova conoscenza potrebbe avere implicazioni fondamentali per la salute e il benessere umano.
Un esempio lampante di come la scoperta potrebbe impattare la vita di molte persone riguarda i pazienti affetti da cancro sottoposti a chemioterapia. È noto che molti di loro sperimentano reazioni dolorose al freddo, un effetto collaterale che può causare notevole disagio e compromettere la qualità della vita. Comprendere il ruolo di GluK2 nel rilevamento del freddo potrebbe aiutare a sviluppare dei trattamenti specifici, non solo per i malati di cancro, ma di altre condizioni mediche in cui il freddo è coinvolto.
Pensiamo ad esempio alle sindromi neuropatiche o le patologie autoimmuni.
Fonte
Il recettore kainitico GluK2 media la percezione del freddo nei topi, Nature Neuroscience (2024).
Materiale fornito dall’Università del Michigan