科學家終於揭示了為什麼薄荷感覺冷

該研究重點關注稱為 TRPM8 的蛋白質通道。杜克大學 Seok-Young Lee 實驗室的博士後 Hyuk-Jun Lee 表示：“將 TRPM8 想像成你體內的微型溫度計。” “它是告訴你的大腦何時寒冷的主要傳感器。我們很早就知道這種情況會發生，但我們不知道如何發生。現在我們可以看到它了。”

TRPM8 嵌入到服務於皮膚、口腔和眼睛的感覺神經元膜中。當溫度降至約 46°F 至 82°F 範圍時，通道打開並允許離子移動到電池中。這種運動會觸發神經訊號傳遞到大腦並產生寒冷的感覺。同樣的機制解釋了為什麼薄荷醇、尤加利和相關化合物即使在溫度實際上沒有下降的情況下也會產生涼爽的感覺。

「薄荷醇就像一個把戲，」他向我解釋。 「它接觸管道的特定部分並導致其打開，就像寒冷的溫度一樣。因此，即使薄荷醇實際上並沒有凍結任何東西，你的身體也會收到與接觸冰相同的信號。”

低溫電子顯微鏡揭示 TRPM8 如何打開

為了詳細檢查該過程，團隊使用了低溫電子顯微鏡（一種使用電子束快速可視化冷凍蛋白質的方法）。這使得他們能夠捕捉 TRPM8 從關閉狀態轉變為開啟狀態時的幾個結構快照。

影像顯示，低溫和薄荷醇透過蛋白質內相關但不同的途徑活化通道。寒冷主要引起孔隙區域（打開以允許離子通過的部分）的結構變化。薄荷醇與蛋白質的離散區域結合，引起形狀變化，並向孔擴散，最終導致其打開。

「當寒冷與薄荷醇結合時，反應會協同增強，」李說。 “我們使用這種組合來捕捉處於開放狀態的通道——這是冷本身無法實現的。”

了解冷感測器的潛在醫療益處

了解 TRPM8 還可以幫助科學家開發新的醫學療法。該通道的問題與慢性疼痛、偏頭痛、乾眼症和某些類型的癌症等疾病有關。針對這一途徑的一種藥物是 Aultrimone，這是一種 FDA 批准的用於治療乾眼症的滴眼劑。作為薄荷醇的類似物，它可以激活冷卻通路，有助於刺激淚液產生並緩解刺激。

研究人員還發現了他們所描述的“冷點”，這是蛋白質的一個特定部分，在檢測溫度方面發揮關鍵作用，並有助於在長時間暴露於寒冷的情況下保持通道的響應能力。

「此前，尚不清楚寒冷如何在結構層面激活這個通道，」李說。 “現在我們可以看到寒冷會導致毛囊區域的特定結構變化。這為我們開發針對這一途徑的新療法奠定了基礎。”

解開長期存在的美妙感覺之謎

這項研究為溫度和化學訊號如何結合產生冷感提供了第一個分子解釋。透過展示 TRPM8 如何整合冷訊號和薄荷醇訊號，這項工作回答了感官生物學中科學家幾十年來一直試圖解決的長期問題。