Sair em uma manhã fria de inverno ou colocar hortelã no rosto cria rapidamente uma sensação refrescante. Essa sensação começa com um sensor microscópico dentro do corpo que sinaliza ao cérebro quando algo está frio. Os cientistas produziram agora as primeiras imagens detalhadas que mostram como este sensor funciona, revelando como ele responde às quedas reais de temperatura e ao mentol, um composto refrescante encontrado na planta da hortelã. As descobertas foram apresentadas na 70ª Reunião Anual da Sociedade Biofísica em São Francisco.
A pesquisa se concentrou em um canal de proteína conhecido como TRPM8. “Imagine o TRPM8 como um termômetro microscópico dentro do seu corpo”, diz Hyuk-Joon Lee, pós-doutorado no laboratório de Seok-Yong Lee na Duke University. “É o sensor primário que informa ao seu cérebro quando está frio. Há muito tempo que sabemos que isso acontece, mas não sabíamos como. Agora podemos ver.”
O TRPM8 está incorporado na membrana dos neurônios sensoriais que atendem a pele, a cavidade oral e os olhos. Quando a temperatura cai entre cerca de 46°F e 82°F, o canal se abre e permite a entrada de íons na célula. Esse movimento desencadeia um sinal nervoso que chega ao cérebro e cria uma sensação de frio. O mesmo mecanismo explica por que o mentol, o eucalipto e compostos relacionados produzem uma sensação de resfriamento mesmo quando a temperatura não caiu.
“O mentol é como um truque”, explicou Lee. “Ele se liga a uma parte específica do canal e faz com que ele se abra, assim como fazem as temperaturas frias. Portanto, mesmo que o mentol não congele nada, seu corpo recebe o mesmo sinal como se tocasse no gelo.
Microscopia crioeletrônica revela como o TRPM8 abre
Para examinar o processo em detalhes, a equipe usou microscopia crioeletrônica (um método que captura imagens de proteínas congeladas rapidamente com um feixe de elétrons). Isso permitiu capturar vários instantâneos estruturais do TRPM8 durante a transição de um estado fechado para um estado aberto.
As figuras mostram que a temperatura fria e o mentol ativam o canal através de uma via relacionada, mas distinta, entre as proteínas. O frio provoca alterações estruturais principalmente na região dos poros (a parte que permite a passagem dos íons). O mentol se liga a uma área discreta da proteína e desencadeia mudanças conformacionais que se propagam em direção ao poro, eventualmente abrindo-o.
“Quando o frio é combinado com mentol, a resposta é sinergicamente melhorada”, disse Lee. “Utilizámos esta combinação para capturar o canal no seu estado aberto – algo que não poderia ser conseguido apenas através do arrefecimento.”
Potenciais benefícios médicos da compreensão dos sensores de frio
Compreender o TRPM8 pode ajudar os cientistas a desenvolver novos tratamentos. Problemas com este canal têm sido associados a condições como dor crônica, enxaquecas, olhos secos e alguns tipos de câncer. Um medicamento que tem como alvo essa via é o acoltremon, um colírio aprovado pela FDA usado para tratar a doença do olho seco. Como análogo do mentol, ativa a via de resfriamento, o que ajuda a estimular a produção de lágrimas e a aliviar a irritação.
Os pesquisadores também descobriram o que descrevem como “ponto frio”, um trecho específico de proteína que desempenha um papel fundamental na detecção de temperatura e ajuda a manter o canal responsivo durante a exposição prolongada ao frio.
“Anteriormente, não estava claro como o frio ativava esse canal no nível estrutural”, disse Lee. “Agora podemos ver que o frio desencadeia mudanças estruturais específicas na região dos poros. Isso nos dá uma base para o desenvolvimento de novos tratamentos direcionados a essa via”.
A sensação de resfriamento resolve um mistério de longa data
O estudo fornece a primeira explicação molecular de como a temperatura e os sinais químicos se combinam para produzir a sensação de frio. Ao mostrar como o TRPM8 integra sinais de frio e mentol, o trabalho responde a uma questão de longa data na biologia sensorial que os cientistas têm tentado resolver há décadas.
