Termoreceptory jsou receptory , které vnímají teplotní signály prostředí. Jsou nedílnou součástí termoregulačního systému , který udržuje teplotní homeostázu u teplokrevných živočichů. David Julius a Ardem Pataputyan získali v roce 2021 Nobelovu cenu za fyziologii [1] [2] [3] za objev molekulárních mechanismů, které jsou základem termorecepce a mechanocepce .
U savců jsou periferní termoreceptory umístěny v kůži, v rohovce oka a na sliznicích. Ve vnitřních částech těla jsou také termoreceptory. Receptivní pole kožních termoreceptorů tvoří skvrny citlivosti na chlad nebo teplo o velikosti asi 1 mm, které tvoří něco jako mozaiku. Signály z termoreceptorů jsou přenášeny do míšních neuronů a dostávají se do jader thalamu a retikulární formace podél spinothalamických a spinoretikulárních drah, v tomto pořadí . Dále jsou tyto signály přenášeny do jader hypotalamu , zodpovědných za autonomní regulaci uvolňování tepla a chlazení těla, a do somatosenzorického kortexu. V samotném hypotalamu se nacházejí termosenzitivní neurony, které sledují lokální změny teploty mozku a regulují ji. V posledních letech bylo zjištěno, že tělesná teplota je regulována nejen hypotalamem, ale i jinými termoefektorovými drahami s vlastními aferentními a eferentními větvemi [4] .
Periferní termoreceptory se dělí na studené, které vnímají studené signály, a tepelné, které vnímají tepelné signály. Když je okolní teplota v tzv. „neutrálním“ rozsahu, přibližně v oblasti 30 °C, pak oba receptory tepla i chladu pracují s minimální aktivitou. Aktivita termoreceptorů se zvyšuje tím více, čím silnější je odchylka od neutrální oblasti. Existují čtyři typy aferentních signálů z termosenzitivních receptorů. Při mírném poklesu teploty, přibližně v rozmezí od 30 do 15 °C, se aktivují chladové receptory, což je subjektivně pociťováno jako chlad nebo chlad. Se zvýšením teploty prostředí nad 30 °C se zvyšuje aktivita tepelných receptorů, což je pociťováno jako teplo nebo teplo. Pod 15 °C a nad 43 °C se aktivují nejen termoreceptory mírného tepla nebo chladu, ale také receptory bolesti citlivé na extrémní teplo nebo extrémní chlad a pocity bolesti se mísí s pocity teploty [5] .
Mechanismy fungování termoreceptorů jsou aktivně studovány na molekulární úrovni. V současné době se má za to, že hlavní roli v teplotní citlivosti hrají proteiny z rodiny TRP, které tvoří membránové iontové kanály [6] .
Primární termosenzitivní neurony jsou pseudounipolární neurony , jejichž těla se nacházejí v spinálních gangliích a axony jsou rozděleny do dvou větví. První větev inervuje periferní tkáně, jako je kůže nebo sliznice, a je teplotním senzorem. Druhá větev přenáší signály do sekundárních neuronů v míše nebo senzorických jader v mozku. Těla termosenzitivních neuronů, které inervují hlavu a obličej, se nacházejí v ganglion trigeminu ( lat. ganglion trigeminale ). Teplotní signály jsou přenášeny podél nervových vláken typu Aδ (myelinizovaná) a typu C (nemyelinizovaná) a mohou sledovat tři cesty. Myelinizovaná vlákna typu Aδ rychle přenášejí signály, které vyžadují okamžitou reakci, např. když je nutné zabránit popálení při kontaktu s horkým předmětem a interneurony míchy se účastní tohoto odtahového reflexu, včetně tzv. reflexní reakce bez účasti vyšších částí nervového systému. Informace se pomalu přenášejí nemyelinizovanými vlákny typu C a přes sekundární interneurony míchy se po spinothalamické dráze dostávají do thalamu a následně do somatosenzorického kortexu, kde se aktivují integrační funkce subjektivního vnímání teploty. Konečně třetí cesta přenosu signálu vede do laterálního parabrachiálního jádra (na spojení mostu a mezimozku), odkud se informace o teplotě dostávají do jader preoptické oblasti hypotalamu, která jsou zodpovědná za termoregulaci. Výzkum provedený v roce 2017 naznačuje relativní důležitost této poslední cesty [7] . 9.
Mechanismus teplotní citlivosti na molekulární úrovni je založen na změně iontové vodivosti kanálů tvořených specifickými proteiny. Frekvence neuronových špiček závisí na iontové vodivosti kanálu, která zase závisí na teplotě. V posledních desetiletích bylo objeveno několik proteinů z rodiny TRP (tranzientní receptorový potenciál), jejichž profily teplotní odezvy pokrývají celý fyziologický teplotní rozsah. Tyto proteiny jsou považovány za nejpravděpodobnější kandidáty na roli molekulárních teplotních senzorů [8] . Existují však podezření na další dosud neznámé molekulární mechanismy tepelné citlivosti [5] a výzkum v této oblasti pokračuje.
Chronologicky prvním receptorem, jehož role ve vnímání bolesti a tepla byla spolehlivě prokázána, byl v roce 1997 objevený receptor nazvaný TRPV1 (vaniloidní receptor 1), patřící do podrodiny TRPV z velké rodiny TRP ( tranzientní receptorový potenciál ) . Tento receptor je neselektivní iontový kanál schopný propouštět Ca2 + ionty . Aktivuje se kapsaicinem (složka nacházející se v feferonkách) a protony (kyselé chemické popáleniny ) a také při teplotách nad 43 °C. Subjektivně je aktivace tohoto receptoru pociťována jako palčivý pocit nebo palčivá bolest. Zvířata postrádající tento receptor vykazují sníženou citlivost na bolest a teplo. V zanícených tkáních se uvolňují látky, které podporují senzibilizaci tohoto receptoru, takže ložiska zánětu v těle jsou pociťována jako horká [2] .
Chladový receptor objevily dvě skupiny v roce 2002. Byl pojmenován TRPM8 (melastatinový receptor 8), je členem podrodiny TRPM . Je to také neselektivní iontový kanál pro kationty, propustný pro ionty vápníku a je aktivován mentolem a zejména icilinem , silným syntetickým agonistou tohoto receptoru, asi 200krát aktivnějším než mentol. Údaje o teplotní citlivosti TRPM8 se různí, ale průměrný rozsah citlivosti je od 8 do 28 °C s maximem při teplotě okolo 10 °C [9] . Subjektivně je aktivace tohoto receptoru pociťována jako chlad nebo bolest. Zvířata postrádající tento receptor vykazují sníženou citlivost na chlad.
Neurony obsahující receptory TRPM8 inervují rohovku oka a jsou schopny detekovat mírné snížení teploty rohovky i o 1°C. Odpovědí na takový pokles bude slzení, které reflexně vzniká v chladu nebo při silném větru a způsobuje ochlazení rohovky odpařováním tekutiny. Chladové receptory se tedy nepřímo podílejí na udržování fyziologické úrovně hydratace rohovky [10] .