该研究结果发表在《自然神经科学》杂志上，可能有助于揭示我们如何在冬天感知和忍受寒冷，以及为什么某些患者在特定疾病条件下对寒冷的感受不同。密歇根大学生命科学研究所教授、新研究的资深作者、神经科学家 Shawn Xu 说： “随着一种名为TRPV1的热传感蛋白的发现，该领域 20 多年前就开始发现这些温度传感器。”
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“各种研究都发现了能够感知热、暖甚至凉爽温度的蛋白质，但我们无法确认什么蛋白质能够感知低于 60 华氏度的温度。”
在 2019 年的一项研究中，徐教授实验室的研究人员在秀丽隐杆线虫中发现了第一个冷感应受体蛋白，秀丽隐杆线虫是一种毫米长的蠕虫，该实验室将其作为理解感觉反应的模型系统进行研究。
由于编码秀丽隐杆线虫蛋白质的基因在包括小鼠和人类在内的许多物种中进化保守，这一发现为验证哺乳动物的冷传感器提供了一个起点：一种名为 GluK2（谷氨酸离子型受体海人酸亚基 2 的缩写）的蛋白质。
在这项最新研究中，生命科学研究所和密歇根大学文学、科学和艺术学院的研究人员团队在缺失 GluK2 基因的小鼠身上测试了他们的假设，这些小鼠无法产生任何 GluK2 蛋白。通过一系列实验测试动物对温度和其他机械刺激的行为反应，研究小组发现小鼠对热、暖和凉爽的温度反应正常，但对有害寒冷没有反应。
GluK2 主要存在于脑部神经元中，它接收化学信号以促进神经元之间的交流。但它也在周围神经系统（脑部和脊髓之外）的感觉神经元中表达。
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“我们现在知道，这种蛋白质在周围神经系统中发挥着完全不同的功能，它通过处理温度线索而不是化学信号来感知寒冷，”分子、细胞和发育生物学副教授、研究论文共同通讯作者段波说。
尽管 GluK2 最广为人知的作用是它在大脑中的作用，但徐推测这种温度感应作用可能是该蛋白质的最初用途之一。GluK2 基因在进化树上都有亲缘关系，可以追溯到单细胞细菌。
“细菌没有大脑，那么它为什么会进化出一种接收来自其他神经元的化学信号的方式呢？但它非常需要感知环境，也许还需要感知温度和化学物质，”徐说，他也是密歇根大学医学院的分子和整合生理学教授。“所以我认为温度感知可能是一种古老的功能，至少对于其中一些谷氨酸受体而言，随着生物体进化出更复杂的神经系统，这种功能最终被利用。”
徐教授认为，除了填补温度感应之谜的空白外，这一新发现还可能对人类健康和福祉产生影响。例如，接受化疗的癌症患者经常会对寒冷产生疼痛反应。
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徐说： “发现 GluK2 作为哺乳动物的冷传感器，为更好地理解人类为何会对寒冷产生痛苦反应开辟了新的途径，甚至可能为治疗冷感觉过度刺激的患者疼痛提供潜在的治疗目标。”
美国国立卫生研究院支持了这项工作。在小鼠身上进行的所有程序均经过机构动物护理和使用委员会的批准，并按照机构指导方针进行。其他合著者来自密歇根大学和约翰霍普金斯大学医学院。资料来源：密歇根大学研究人员评估了下一代 TAML（称为 NewTAML）降解六种备受关注的药物（四种常见抗生素、一种合成雌激素和一种非甾体抗炎药）的能力，首先在添加了这些药物的实验室水中进行测试，然后在更真实的条件下进行测试，包括在添加了这些药物的城市二级废水和河流湖泊中的水中进行测试。据美国地质调查局称，用于人类和动物健康的 4,000 多种处方药中有许多最终进入了环境。在过去的几十年里，科学家在天然水道中发现了各种各样的药物。
这些药物由于过期或未使用而被排泄或冲入马桶，可能会绕过污水处理厂的净化过程，污染受纳水体。长期接触这些和其他微量污染物会对野生动物（包括昆虫、鱼类、鸟类等）的健康和行为产生不利影响，通常是严重影响。
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传统的废水处理方法不能完全消除这些微污染物。而较新的先进废水处理工艺，包括臭氧化和活性炭吸附，实施和维护成本高昂，限制了它们在大型富裕城 磁遗传学突破为治疗帕金森病 市以外的应用。柯林斯表示，他预计 TAML/过氧化物方法可以填补这一空白。“现在对我来说最令人兴奋的是 TAML/过氧化物比现有的任何产品都更容易使用，”柯林斯说。
您需要做的就是将超稀 TAML 和极稀过氧化物溶液混合到受药物污染的水中，然后等待，直到无法再检测到活性药物成分。整个过程需要几分钟到几小时，具体取决于您添加的 TAML 和过氧化物的数量，并且浓度始终非常低。”
TAML 催化剂是仿生的、天然过氧化物酶的微型复制品。柯林斯和卡内基梅隆大学绿色科学研究所的研究人员经过数十年的反复开发，这些催化剂在去除城市废水中的微污染物方面取得了令人印象深刻的技术性能。新 TAML 超越了早期版本。
在实验室测试中，化学博士生马晓伟发现，微量的 NewTAML 和少量过氧化氢可以降解所有六种药物，无论是单独使用还是混合使用。在规定条件下处理六小时后，五种药物检测不到，一种药物环丙沙星降解了 95.4%。所有加标药物的起始浓度都远高于废水中的正常浓度。
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马说：“我们的研究表明，极少量的 TAML 和极少量的过氧化物可以轻松地从实验室、河流和城市二级废水中去除代表性活性药物成分，且效率大致相同，这为处理城市废水和环境水提供了可能性。”
研究人员的下一步是将测试推进到现场。Collins 已为最先进的催化剂申请了专利，并将知识产权授权给 Sudoc，这是一家致力于将基于 TAML 的解 aero线索 决方案推向市场的初创公司。Sudoc, Inc. 最近从各种投资者那里筹集了 2000 万美元的资金，其中包括帮助其将其 TAML/过氧化物系统推向欧洲水处理市场。
过去对 TAML 的研究表明，它们具有巨大的潜力，可以为现有的工业和商业实践提供清洁、安全、更有效的替代方案，并为解决目前缺乏解决方案的其他紧迫环境问题提供方法。几十年来，美国主要的天气预报机构——美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的国家气象局一直通过从已知值推断来解决高温和高湿计算值不足的问题。然而，罗姆普斯和卢发现，当温度和湿度条件极端时，常用的推断方法远远不够。虽然现在已经使用基础生理模型计算了所有条件下的热指数，但这些值尚未被 NOAA 采用。
去年，卢在德克萨斯州度过了一个炎热的夏天后，罗姆普斯决定以该州为案例研究，以确定全球变暖如何影响修正热指数所代表的感知热应力。
