Jedni marzną nawet w swetrze, inni zimą chodzą w szortach. Naukowcy odkryli mechanizm, który może wyjaśniać, dlaczego tak różnie odczuwamy temperaturę.

Wim Hof, Śnieżka i ludzie, którzy nie boją się mrozu

Zima w Karkonoszach. Na szlakach leży śnieg, wieje lodowaty wiatr, a temperatura odczuwalna spada kilkanaście stopni poniżej zera. Większość turystów zakłada puchowe kurtki, czapki i rękawiczki. Tymczasem w kierunku Śnieżki maszerują ludzie w samych szortach i butach górskich. Niektórzy nawet bez koszulek.

Takie widoki nie są wcale rzadkością. Śnieżkę szczególnie upodobali sobie miłośnicy ekstremalnego hartowania organizmu. Podobne wyprawy odbywają się również w innych polskich górach.

Wielu z nich inspiruje się Wimem Hofem, słynnym Holendrem nazywanym „Człowiekiem Lodu”. Hof zasłynął z kąpieli w lodowatej wodzie, przebywania w ekstremalnie niskich temperaturach i górskich wypraw w skąpym ubraniu. Opracował też własną metodę opartą na ćwiczeniach oddechowych i stopniowym oswajaniu organizmu z zimnem. Dziś ma tysiące naśladowców na całym świecie.

Problem w tym, że nie wszyscy radzą sobie z mrozem tak dobrze jak ich idol.

W grudniu 2018 roku siedem osób próbowało wejść na Śnieżkę w krótkich spodenkach, a część także z odsłoniętymi torsami. W górach panowały trudne warunki, a temperatura odczuwalna sięgała około minus 15 stopni. Wyprawa zakończyła się interwencją GOPR. U uczestników pojawiły się objawy wychłodzenia, a ratownicy musieli pomóc im zejść z góry.

– Musieliśmy ich znosić na plecach ze Śnieżki. Nietrudno sobie wyobrazić, jak blisko było tragedii – mówił wówczas Sławomir Czubak, naczelnik Karkonoskiej Grupy GOPR w Radio Wrocław.

Podobna sytuacja wydarzyła się w grudniu 2022 roku. Na Śnieżkę wybrał się mężczyzna ubrany wyłącznie w szorty, buty i rękawiczki. Towarzyszyli mu dwaj ubrani koledzy. Było wilgotno i naprawdę zimno. Musieli interweniować czescy ratownicy górscy, którzy zjechali po turystę quadami.

Skąd właściwie biorą się tak ogromne różnice w tolerowaniu zimna? Dlaczego jedni trzęsą się z zimna już po kilku minutach, a inni jakoś to znoszą bez większego problemu?

Na część tych pytań odpowiedzieli właśnie naukowcy z King’s College London. Odkryli, że duże znaczenie może mieć sposób działania receptorów w naszym układzie nerwowym.

Podróże

Kolejna rocznica największej tragedii w polskich górach. Lawina w Białym Jarze zabiła 19 osób

Dlaczego kobietom częściej jest zimno? Naukowcy zaczęli szukać odpowiedzi

Kobiety przeciętnie wolą cieplejsze pomieszczenia niż mężczyźni. Według różnych, wcześniejszych badań, na które powołują się naukowcy z King’s College London, panie z reguły najlepiej czują się w temperaturze około 25 stopni Celsjusza, a mężczyźni przy 22 stopniach. To spora różnica, zwłaszcza gdy dwie osoby mieszkają albo pracują w tym samym pokoju.

Naukowcy od dawna próbują wyjaśnić, skąd się to bierze. Wiadomo, że znaczenie mają budowa ciała, ilość mięśni, tkanka tłuszczowa i krążenie krwi. Ale czy przyczyna może także tkwić w samych komórkach nerwowych, które odbierają ciepło i zimno?

Tym pytaniem zajęli się profesor Peter McNaughton i doktor Bruno Vilar z King’s College London. Chcieli sprawdzić, czy nasze „czujniki” temperatury działają inaczej u obu płci i czy można je przeprogramować. Zależało im jednak na czymś więcej niż zwykłym pomiarze odczuwania temperatury. Chcieli wyłączyć konkretne białka i sprawdzić, czy zmieni się reakcja na chłód.

Takich eksperymentów nie przeprowadza się na zdrowych ludziach. Dlatego profesor Peter McNaughton i doktor Bruno Vilar z King’s College London eksperymenty prowadzili na myszach. U tych zwierząt wcześniej zaobserwowano podobną zależność: samice chętniej przebywają w cieplejszych miejscach niż samce. Co więcej, u myszy można wyłączać konkretne geny i sprawdzać, jak zmienia się ich zachowanie. Dzięki temu naukowcy mogli szukać przyczyny, zamiast ograniczać się do pomiaru temperatury, którą zwierzęta lubią najbardziej.

Najpierw przygotowali dwie metalowe płytki, między którymi myszy mogły swobodnie chodzić. Jedna miała stałą temperaturę 33 stopni Celsjusza. Drugą podgrzewano lub schładzano, a kamery rejestrowały, gdzie zwierzęta spędzają więcej czasu.

Gdy druga płytka miała 23 lub 28 stopni, samce i samice wybierały cieplejszą powierzchnię o temperaturze 33 stopni. Jednak po podgrzaniu drugiej płytki do 38 stopni ich zachowanie wyraźnie się zmieniło.

Samice spędzały na niej średnio 62,9 procent czasu, a samce zaledwie 19,5 procent. Te same 38 stopni samicom wyraźnie odpowiadało, podczas gdy samce wolały chłodniejsze miejsce.

Po przeanalizowaniu wszystkich pomiarów badacze obliczyli, że samce najchętniej wybierały podłoże o temperaturze około 32 stopni, a samice 36 stopni.

Sprawdzili również temperaturę wewnętrzną ciała myszy. Była podobna u obu płci, więc nie tłumaczyła różnicy w ich zachowaniu.

Dlaczego zatem samice wybierały podłoże cieplejsze aż o cztery stopnie? Żeby to ustalić, naukowcy przyjrzeli się dwóm białkom w komórkach nerwowych, które pomagają zwierzętom odczuwać chłód i ciepło.

Jak organizm rozpoznaje, że jest zimno albo ciepło?

Kiedy dotykamy zimnej szyby albo bierzemy do ręki kubek gorącej herbaty, zakończenia nerwowe w skórze reagują na temperaturę. Dzięki nim niemal natychmiast czujemy chłód lub ciepło.

Pomagają w tym specjalne białka. Brytyjscy naukowcy zajęli się dwoma z nich: TRPM8 i TRPM2.

TRPM8 pozwala wyczuwać chłód, a TRPM2 pomaga reagować na ciepło. Oba działają jak maleńkie bramki w błonach komórek nerwowych.

Środowisko

Szczury śmieją się ultradźwiękami i zarażają emocjami. Prof. Knapska ujawnia tajemnice ich umysłów

Gdy temperatura się zmienia, przez te bramki przepływają elektrycznie naładowane cząsteczki. Komórka wysyła wtedy sygnał, który przez nerwy dociera do mózgu. Dzięki temu wiemy, czy dotykamy czegoś zimnego, czy ciepłego.

Badacze podejrzewali, że u samców i samic myszy te czujniki zaczynają działać przy innych temperaturach. Jeśli tak, mogłoby to wyjaśnić, dlaczego samice wybierały cieplejsze miejsca.

Żeby się przekonać, naukowcy postanowili kolejno wyłączać geny odpowiedzialne za produkcję obu białek. Następnie sprawdzali, czy myszy nadal będą wybierały te same temperatury.

Wyłączyli jeden gen i samce zaczęły szukać cieplejszego miejsca

Najpierw zajęli się TRPM2, czyli czujnikiem ciepła.

W poprzednim doświadczeniu samce unikały płytki podgrzanej do 38 stopni. Wolały powierzchnię o temperaturze 33 stopni. Badacze chcieli sprawdzić, czy po wyłączeniu TRPM2 zwierzęta nadal będą zachowywać się tak samo.

Okazało się, że nie. Samce pozbawione tego białka zaczęły znacznie chętniej przebywać na cieplejszej płytce. Wcześniej najbardziej odpowiadały im około 32 stopnie, a po usunięciu genu wybierały już 35 stopni.

News / Zdrowie

Kobiety chrapią ciszej. Ekspertka: nawet 20 proc. Polaków może mieć bezdech senny

Potem naukowcy przeprowadzili taki sam eksperyment na samicach.

Tym razem niemal nic się nie zmieniło. Samice nadal lubiły ciepło, chociaż również pozbawiono je TRPM2.

– Wiele wcześniejszych badań nad odczuwaniem temperatury, także naszych, prowadziliśmy wyłącznie na samcach myszy – wyjaśnił doktor Bruno Vilar z King’s College London.

Badacz przyznał, że tak odmienne reakcje zwierząt zaskoczyły jego zespół. Usunięcie tego samego białka mocno zmieniło zachowanie samców, a u samic tego nie zaobserwowano.

Naukowcy uznali, że u samic TRPM2 prawdopodobnie reaguje dopiero przy wyższej temperaturze. Dlatego zaczęli sprawdzać drugi czujnik, który odpowiada za odczuwanie chłodu.

Zablokowali czujnik zimna. Myszy przestały unikać chłodnych miejsc

Tym razem badacze wyłączyli gen odpowiedzialny za produkcję TRPM8. Następnie ponownie umieścili myszy na metalowych płytkach.

Jedna miała 33 stopnie, a druga 23 lub 28 stopni.

Zwykłe myszy wybierały cieplejszą powierzchnię. Natomiast zwierzęta pozbawione TRPM8 przestały zdecydowanie unikać chłodniejszych miejsc. Spędzały na nich znacznie więcej czasu niż wcześniej.

Naukowcy chcieli się upewnić, że za tę zmianę odpowiada właśnie TRPM8. Dlatego przeprowadzili jeszcze jeden eksperyment. Tym razem nie usuwali genu, lecz podali myszom substancję blokującą działanie tego białka.

Sport

Czy kobiety są lepsze od facetów w ultramaratonach? BBC sprawdza

Wynik był podobny. Myszy znów przestały tak mocno unikać chłodu.

Największą zmianę zaobserwowano u samic. Wcześniej najbardziej lubiły podłoże o temperaturze około 36 stopni, a po usunięciu TRPM8 wybierały już 28,4 stopnia. U samców temperatura ta spadła z około 32 do 27,8 stopnia.

Dzięki temu badacze ustalili, że TRPM8 pomaga myszom unikać chłodu, a TRPM2 sprawia, że nie szukają zbyt gorących miejsc.

Pozostało jednak pytanie, dlaczego oba czujniki inaczej reagują u samców i samic. Naukowcy postanowili więc sprawdzić wpływ hormonów płciowych.

Testosteron zmienił upodobania myszy. Potrzeba było kilku tygodni

Badacze podejrzewali, że znaczenie może mieć testosteron, którego samce mają znacznie więcej niż samice.

Najpierw podali samcom lek, który mocno obniżył poziom tego hormonu. Przez pierwszy tydzień zwierzęta zachowywały się podobnie jak wcześniej. Później zaczęły jednak coraz chętniej wybierać cieplejszą płytkę.

Następnie przeprowadzono odwrotny eksperyment. Tym razem samicom podawano testosteron.

Wcześniej lubiły przebywać na powierzchni o temperaturze 38 stopni. Po około dwóch tygodniach zaczęły częściej wybierać chłodniejszą płytkę. Zmiana nasilała się przez kolejne tygodnie.

Co ciekawe, kiedy naukowcy zmieniali poziom estrogenów i progesteronu, nie zaobserwowali podobnego efektu.

Testosteron miał więc duży wpływ na wybór temperatury, ale nie tłumaczył wszystkiego. Nawet po zmianie jego poziomu samce i samice nie zaczynały zachowywać się identycznie.

Badacze podejrzewają, że testosteron stopniowo zmienia sposób działania czujników temperatury w komórkach nerwowych. Nie wiedzą jednak jeszcze dokładnie, jak to robi.

Zdrowie

PMOS dotyczy nawet co ósmej kobiety. Objawy łatwo przeoczyć

Czy naukowcy będą mogli zmienić sposób odczuwania zimna?

Badacze z King’s College London ustalili, że wyłączenie konkretnych białek może mocno zmienić reakcję myszy na temperaturę. Odkryli również, że duży wpływ na ich zachowanie ma testosteron.

Teraz chcą dokładniej sprawdzić, gdzie zachodzą te zmiany.

W dotychczasowych eksperymentach usuwali wybrane geny w całym organizmie myszy. Dlatego nie wiedzą jeszcze, czy za odmienne reakcje samców i samic odpowiada głównie praca zakończeń nerwowych w skórze, czy również sposób, w jaki mózg odbiera przesyłane przez nie informacje.

W kolejnych doświadczeniach zamierzają zmieniać działanie czujników bezpośrednio w zakończeniach nerwowych łap. Następnie sprawdzą, czy myszy nadal będą wybierały te same temperatury.

U ludzi podobnych eksperymentów jeszcze nie przeprowadzono. Wiadomo jednak, że nasze komórki nerwowe również mają białka TRPM8 i TRPM2.

Profesor Peter McNaughton uważa, że u ludzi może działać podobny mechanizm, choć wymaga to dalszych badań.

To może pomóc wyjaśnić, dlaczego dwie osoby siedzące w tym samym pokoju zupełnie inaczej odczuwają temperaturę. Jedna zakłada sweter, a druga otwiera okno. I obie rzeczywiście czują to, o czym mówią.

Źródła: King’s College London, The Physiological Society, National Institutes of Health, The Journal of Physiology, PNAS, Building and Environment, Nature Climate Change, GOPR, Radio Wrocław

Natalia Zagrzebska