مستقبل حراري

المستقبل الحراري هو مستقبل حسي غير متخصص ، أو بتعبير أدق، هو الجزء المستقبل من العصبون الحسي ، الذي يُشفّر التغيرات المطلقة والنسبية في درجة الحرارة ، ضمن نطاق غير ضار في المقام الأول. في الجهاز العصبي المحيطي للثدييات ، يُعتقد أن مستقبلات الدفء هي ألياف C غير مغلفة بالميالين (سرعة توصيل منخفضة)، بينما تلك التي تستجيب للبرد تحتوي على كل من ألياف C وألياف A دلتا مغلفة بالميالين بشكل رقيق (سرعة توصيل أعلى). ^{[ 1 ] [ 2 ]} المحفز المناسب لمستقبل الدفء هو التسخين، مما يؤدي إلى زيادة معدل إطلاق جهد الفعل. أما التبريد فيؤدي إلى انخفاض معدل إطلاق جهد الفعل في مستقبل الدفء. بالنسبة لمستقبلات البرد، يزداد معدل إطلاق جهد الفعل أثناء التبريد وينخفض ​​أثناء التسخين. تستجيب بعض مستقبلات البرد أيضًا بتفريغ جهد فعل قصير لدرجات الحرارة المرتفعة، أي عادةً ما فوق 45 درجة مئوية، وهذا ما يُعرف بالاستجابة المتناقضة للحرارة . لم يتم تحديد الآلية المسؤولة عن هذا السلوك. 

في البشر، تنتقل أحاسيس الحرارة أو الضغط إلى الحبل الشوكي عبر محاور عصبونات ليسور . تتشابك عصبونات ليسور مع عصبونات من الدرجة الأولى في المادة الرمادية للقرن الظهري ، على مستوى فقرة أو فقرتين أعلى. ثم تتقاطع محاور هذه العصبونات من الدرجة الثانية ، لتنضم إلى السبيل النخاعي المهادي أثناء صعودها إلى عصبونات في النواة البطنية الخلفية الجانبية للمهاد .

في الثدييات، تُعصّب مستقبلات الحرارة أنسجةً مختلفة، بما في ذلك الجلد ( كمستقبلات جلدية )، والقرنية ، والمثانة البولية . كما وُصفت خلايا عصبية من منطقتي ما قبل البصرية والوطاء في الدماغ تستجيب لتغيرات طفيفة في درجة الحرارة، مما يوفر معلومات عن درجة حرارة الجسم الداخلية. يشارك الوطاء في تنظيم الحرارة ، حيث تسمح مستقبلات الحرارة باستجابات استباقية لتغير متوقع في درجة حرارة الجسم الداخلية استجابةً لتغير الظروف البيئية.

وُصفت المستقبلات الحرارية تقليديًا بأنها ذات نهايات حرة -غير متخصصة- . ^{[ 3 ]} آلية التنشيط استجابةً لتغيرات درجة الحرارة غير مفهومة تمامًا.

تُنتج المستقبلات الحرارية الحساسة للبرودة إحساسات البرودة والانتعاش. في القرنية ، يُعتقد أن مستقبلات البرودة تستجيب بزيادة في معدل إطلاق الإشارات العصبية للتبريد الناتج عن تبخر الدموع، مما يُحفز رد فعل الرمش . بينما تتفاعل مستقبلات حرارية أخرى مع محفزات معاكسة، مُنتجةً إحساسًا بالحرارة، وفي بعض الحالات إحساسًا بالحرقان. غالبًا ما يُلاحظ هذا عند ملامسة الكابسيسين ، وهي مادة كيميائية فعالة شائعة في الفلفل الحار. عند ملامسة الكابسيسين للسان (أو أي سطح داخلي)، فإنه يُزيل استقطاب الألياف العصبية، مما يسمح بدخول أيونات الصوديوم والكالسيوم إليها. ولكي تتمكن الألياف من القيام بذلك، يجب أن تحتوي على مستقبل حراري مُحدد. يُعرف المستقبل الحراري الذي يتفاعل مع الكابسيسين والمواد الكيميائية الأخرى المُنتجة للحرارة باسم TRPV1 . استجابةً للحرارة، يفتح مستقبل TRPV1 قنوات تسمح بمرور الأيونات، مما يُسبب الإحساس بالحرارة أو الحرقان. يوجد أيضًا مستقبل مشابه جزيئيًا لـ TRPV1، وهو TRPM8 . على عكس مستقبل TRPV1، يُنتج مستقبل TRPM8 إحساسًا بالبرودة. وكما هو الحال مع TRPV1، يستجيب TRPM8 لمحفز كيميائي معين عن طريق فتح مساراته الأيونية. في هذه الحالة، غالبًا ما يكون المحفز الكيميائي هو المنثول أو عوامل تبريد أخرى. وقد أظهرت الدراسات التي أُجريت على الفئران أن وجود كلا هذين المستقبلين يسمح بتدرج في استشعار درجة الحرارة. فالفئران التي تفتقر إلى مستقبل TRPV1 كانت لا تزال قادرة على تحديد المناطق الأبرد بشكل ملحوظ من تلك الموجودة على منصة ساخنة. أما الفئران التي تفتقر إلى مستقبل TRPM8، فلم تكن قادرة على التمييز بين منصة دافئة ومنصة باردة، مما يشير إلى أننا نعتمد على TRPM8 لتحديد مشاعر وأحاسيس البرودة. ^{[ 4 ]}

تؤدي مستقبلات الحرارة والبرودة دورًا في استشعار درجة حرارة البيئة غير الضارة. أما درجات الحرارة التي يُحتمل أن تُلحق الضرر بالكائن الحي، فتُستشعر بواسطة فئات فرعية من مستقبلات الألم التي قد تستجيب للبرودة الشديدة، أو الحرارة الشديدة، أو لأكثر من نمط واحد من أنماط التحفيز الضار (أي أنها متعددة الأنماط) . توجد النهايات العصبية للخلايا العصبية الحسية التي تستجيب بشكل تفضيلي للبرودة بكثافة متوسطة في الجلد، ولكنها توجد أيضًا بكثافة مكانية عالية نسبيًا في القرنية واللسان والمثانة وجلد الوجه . ويُعتقد أن مستقبلات البرودة اللسانية تنقل معلومات تُعدّل حاسة التذوق؛ أي أن بعض الأطعمة يكون مذاقها جيدًا عندما تكون باردة، بينما يكون مذاق البعض الآخر سيئًا . ^{[ 5 ]}

حظي هذا المجال البحثي باهتمام كبير مؤخرًا مع تحديد واستنساخ عائلة بروتينات مستقبلات الجهد العابر (TRP). يتم نقل إشارات درجة الحرارة في مستقبلات البرودة جزئيًا عبر قناة TRPM8 . تمرر هذه القناة تيارًا كاتيونياً داخليًا مختلطًا (تحمله بشكل أساسي أيونات الصوديوم Na ⁺ ، على الرغم من أن القناة نفاذة أيضًا لأيونات الكالسيوم Ca2 ⁺ ) يتناسب عكسيًا مع درجة الحرارة . تكون القناة حساسة ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين 10 و35 درجة مئوية تقريبًا . يمكن أيضًا تنشيط TRPM8 عن طريق ارتباط ربيطة خارج خلوية. يستطيع المنثول تنشيط قناة TRPM8 بهذه الطريقة. وبما أن TRPM8 يُعبر عنه في الخلايا العصبية التي يتمثل دورها الفسيولوجي في الإشارة إلى البرودة، فإن المنثول عند وضعه على أسطح الجسم المختلفة يُثير إحساسًا بالبرودة . إن الشعور بالانتعاش المرتبط بتنشيط مستقبلات البرد بواسطة المنثول، وخاصة تلك الموجودة في مناطق الوجه التي تحتوي على محاور عصبية في العصب ثلاثي التوائم (V) ، يفسر استخدامه في العديد من مستحضرات التجميل بما في ذلك معجون الأسنان، وغسول الحلاقة، وكريمات الوجه وما شابه ذلك. 

من المكونات الجزيئية الأخرى لعملية نقل الإشارة في درجات الحرارة المنخفضة، اعتماد قنوات التسريب، التي تنقل تيارًا خارجيًا تحمله أيونات البوتاسيوم، على درجة الحرارة. بعض قنوات التسريب مشتقة من عائلة قنوات البوتاسيوم ذات المجالين (2P) . من بين مختلف أفراد هذه القنوات، تغلق بعضها بسرعة عند درجات حرارة أقل من 28 درجة مئوية تقريبًا (مثل KCNK4 (TRAAK) وTREK) . كما تؤثر درجة الحرارة على نشاط مضخة Na ^{+ /} K ⁺ -ATPase . تُعد هذه المضخة من النوع P ، حيث تطرد 3 أيونات صوديوم (Na ⁺⁾ مقابل أيوني بوتاسيوم (K ^{+) لكل} عملية تحلل مائي لجزيء ATP. ينتج عن ذلك حركة صافية للشحنة الموجبة خارج الخلية، أي تيار استقطابي زائد . يتناسب مقدار هذا التيار طرديًا مع معدل نشاط المضخة. 

يُعتقد أن مجموعة البروتينات المختلفة الحساسة للحرارة في العصبون هي التي تُنشئ مستقبلات البرد. ^{[ 6 ]} ويُعتقد أن هذه الخاصية الناشئة للعصبون تشمل التعبير عن البروتينات المذكورة سابقًا، بالإضافة إلى قنوات حساسة للجهد الكهربائي، بما في ذلك قناة HCN (قناة النيوكليوتيدات الحلقية المنشطة بالاستقطاب الزائد) وقناة البوتاسيوم العابرة سريعة التنشيط والتثبيط (IKA ₎ .