Estudo revela que TRPM8 faz termorreceptores detetar aquecimento e arrefecimento

A sua pele está sempre a vigiar a temperatura, a informar o cérebro quando algo parece quente ou frio. Durante muito tempo, os cientistas assumiram que isso era feito por conjuntos separados de células nervosas.

Um estudo recente põe essa ideia em causa ao mostrar que a maioria das células nervosas que detetam temperatura reage tanto ao aquecimento como ao arrefecimento.

Esta descoberta pode mudar a forma como se compreendem perturbações dos nervos que alteram a sensibilidade.

Observar os nervos

A pele nunca deixa de fazer medições. Se tocar num corrimão gelado ou em água morna, as terminações nervosas transmitem essa informação ao cérebro em poucos instantes.

Estas células - os termorreceptores - são investigadas há mais de um século, mas a maneira como distinguem o quente do frio continuava por esclarecer.

Phillip Bokiniec, da University of Queensland (UQ), liderou uma equipa que conseguiu observar, ao mesmo tempo, centenas destas células em ratos vivos.

Os ensaios decorreram no laboratório de James Poulet, no Max Delbrück Center (MDC), em Berlim.

Enquanto aqueciam e arrefeciam suavemente as patas dos ratos, os investigadores usaram um microscópio de dois fotões para seguir a atividade de cada célula à medida que ia variando.

A maioria das células faz as duas tarefas

Com o aquecimento da pele, a atividade da maioria das células diminuía, em vez de se formar uma separação nítida entre um grupo “quente” e um grupo “frio”.

Já se conheciam células que respondem tanto ao aquecimento como ao arrefecimento, mas a sua abundância surpreendeu.

"Os cientistas conhecem estes neurónios há anos, mas pensava-se que eram relativamente raros", disse Poulet.

As imagens indicaram que, na verdade, estes neurónios constituem a maior parte da população sensível à temperatura, e não uma minoria residual.

As mesmas células também comunicavam a temperatura efetiva da pele, e não apenas a rapidez com que ela mudava.

Quando a pele ficava mais quente, a atividade descia de forma contínua; quando arrefecia, subia de forma igualmente contínua. O sinal era graduado, não um simples “liga/desliga”.

Este padrão manteve-se quer os ratos estivessem acordados quer anestesiados, o que afasta a hipótese de a anestesia estar na origem do efeito.

Exigir um único interruptor

Ao bloquearem o TRPM8 - a proteína há muito considerada o principal sensor corporal de frio - os investigadores viram as células deixarem de responder ao arrefecimento. Ao mesmo tempo, desapareceu também o efeito de atenuação provocado pelo aquecimento.

O TRPM8 tem sido descrito como um detetor dedicado ao frio, integrado num sistema em que o quente e o frio seriam encaminhados por vias distintas. Esta perspetiva continuou amplamente aceite.

Aqui, porém, um único canal pareceu sustentar tanto o aumento de atividade perante o arrefecimento como a diminuição de atividade quando a pele aquece.

Uma proteína, duas funções

Para confirmar se um só canal poderia mesmo desempenhar os dois papéis, a equipa criou um modelo computacional do comportamento do TRPM8.

Pequenas variações na atividade do canal bastaram para reproduzir toda a gama de respostas observadas nos animais vivos.

O resultado é compatível com uma forma de codificação populacional, em que a temperatura é inferida a partir do comportamento coletivo de muitas células, em vez de depender de “fios” separados para quente e frio.

"O sistema nervoso parece usar uma população de células que sinaliza ambas as direções de mudança de temperatura", afirmou Bokiniec.

Onde os sinais se separam

Nada disto implica que quente e frio sejam sentidos da mesma forma. As duas sensações permanecem distintas, e a diferença parece ser construída mais adiante no circuito, depois de os primeiros nervos enviarem o sinal.

Um artigo separado, publicado no ano passado, identificou um circuito dedicado na medula espinal que transporta sinais de frio e os amplifica no percurso até ao cérebro.

Nesse trabalho, ao silenciar as células que faziam a amplificação, os ratos deixaram de conseguir reagir ao frio, enquanto as respostas ao quente e ao frio doloroso se mantiveram estáveis.

Tudo indica que o frio ganha uma via própria algures acima da pele, apesar de os sensores cutâneos serem partilhados. O mesmo grupo já tinha observado esta divisão em níveis superiores.

Quente e frio divergem

Num estudo anterior do cérebro de rato, foram encontrados neurónios que respondiam separadamente ao frio e ao quente numa região associada à temperatura, juntamente com muitos neurónios que respondiam a ambos.

Além disso, os neurónios de quente e de frio nessa área seguiam “relógios” diferentes: uns reagiam à temperatura absoluta e outros à mudança.

Em conjunto, emerge um sistema sensorial que mantém flexibilidade no início e só mais tarde “decide”.

Na pele, uma única população versátil regista todo o intervalo de temperatura. A separação acontece depois.

O frio e o quente afastam-se à medida que o sinal sobe pela medula espinal e chega ao cérebro.

A sensação pode falhar com frequência

Detetar temperatura com precisão ajuda a manter o núcleo do corpo dentro de limites seguros, mas esta capacidade falha numa longa lista de condições.

Lesões nervosas associadas à diabetes e à quimioterapia, bem como esclerose múltipla e lesão medular, podem distorcer ou diminuir a sensibilidade - por vezes, transformando um ligeiro arrefecimento numa dor em queimadura.

Se uma única população de células e um único canal carregam sinais de frio e de quente, um defeito nesse sistema partilhado pode desequilibrar a perceção térmica no seu conjunto.

Isto altera o local onde os investigadores poderão procurar a origem do problema em perturbações como a neuropatia diabética.

"Compreender como funciona a deteção saudável de temperatura é um pré-requisito para entender o que corre mal na doença", disse Clarissa Whitmire.

Um sistema partilhado em risco

Cartografar o sistema saudável é um passo obrigatório antes de qualquer correção. O envelhecimento traz um risco semelhante.

Os adultos mais velhos regulam pior a temperatura e enfrentam perigos reais em vagas de calor, e o desgaste da sinalização dos termorreceptores pode ser parte da explicação.

Os autores sugerem que a falha na sensação térmica pode até funcionar como um sinal precoce de um declínio nervoso mais amplo. O que o estudo deixa estabelecido é inequívoco.

Os principais detetores de temperatura da pele são generalistas, não especialistas, e um canal que era catalogado como “do frio” revela também transportar informação de calor.

A próxima questão é saber se a mesma regra se aplica em humanos, bem como compreender de que modo estes sinais partilhados são separados na medula espinal e no cérebro.