يحافظ البشر والعديد من الثدييات الأخرى على درجة حرارة أجسامهم عند حوالي 37 درجة مئوية (98.6 درجة فهرنهايت)، وهي درجة مثالية لجميع العمليات التنظيمية. تتعرض الوظائف للخطر عندما تنحرف درجة حرارة الجسم بشكل ملحوظ عن النطاق الطبيعي، مما قد يؤدي إلى ضربة شمس، أو انخفاض حرارة الجسم، أو في أسوأ السيناريوهات، الموت. ومع ذلك، إذا أمكن خفض درجة حرارة الجسم بشكل مصطنع إلى المعدل الطبيعي، فقد تتم معالجة هذه المشكلات.
المنطقة أمام البصرية في منطقة ما تحت المهاد، والتي تنظم العمليات الأساسية في الجسم، هي المكان الذي يقع فيه مركز التحكم في درجة الحرارة في الدماغ. على سبيل المثال، ترسل المنطقة أمام البصرية إشارة إلى الجسم لزيادة درجة الحرارة لمكافحة الفيروسات والجراثيم والكائنات الحية الأخرى المسببة للأمراض عندما تتلقى إشارات من الوسيط البروستاجلاندين E (PGE2)، والذي يتم إنشاؤه استجابة للعدوى.
ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح ما هي الخلايا العصبية الموجودة في المنطقة أمام البصرية التي تأمر بزيادة أو خفض درجة حرارة الجسم.
مجموعة بحثية في جامعة ناجويا في اليابان، حددت الخلايا العصبية المهمة التي تحافظ على درجة حرارة الجسم عند 37 درجة مئوية في الثدييات. وفي دراستهم، أفادوا أن مجموعة من الخلايا العصبية، تسمى الخلايا العصبية EP3، الموجودة في المنطقة أمام البصرية في الدماغ تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم درجة حرارة جسم الثدييات.
في دراسة الفئران، ركز العلماء بشكل أساسي على الخلايا العصبية EP3 في المنطقة أمام البصرية، والتي تعبر عن مستقبلات EP3 لـ PGE2، وقاموا بالتحقيق في وظيفة تنظيم درجة حرارة الجسم.
بحث العلماء أولاً في كيفية تأثير التغيرات في درجة الحرارة البيئية على إطلاق الخلايا العصبية EP3 في المنطقة أمام البصرية. تحب الفئران درجة حرارة تبلغ حوالي 28 درجة مئوية لبيئتها. تم تعريض الفئران لظروف باردة (4 درجات مئوية)، وغرفة (24 درجة مئوية)، وظروف ساخنة (36 درجة مئوية) لمدة ساعتين. وأظهرت النتائج أن التعرض لدرجات حرارة 4 درجات مئوية و24 درجة مئوية لم ينشط الخلايا العصبية EP3، لكن التعرض لدرجة حرارة 36 درجة مئوية فعل ذلك.
لتحديد أين تنتقل الإشارات من الخلايا العصبية EP3، نظر العلماء بعد ذلك إلى الألياف العصبية للخلايا العصبية EP3 في المنطقة أمام البصرية. ووجدت الدراسة أن الألياف العصبية منتشرة في جميع أنحاء الدماغوخاصة في منطقة ما تحت المهاد الظهراني الوسطي (DMH)، المسؤولة عن تنشيط الجهاز العصبي الودي. حمض جاما أمينوبوتيريك (GABA)، وهو مثبط قوي للإثارة العصبية، هو الجزيء الذي تستخدمه الخلايا العصبية EP3 لنقل الإشارة إلى DMH، وفقًا لتحقيقاتهم.
قام العلماء بتعديل نشاط الخلايا العصبية EP3 بشكل تجريبي باستخدام طريقة كيميائية وراثية لفهم وظيفة هذه الخلايا العصبية في تنظيم درجة الحرارة بشكل أفضل. واكتشفوا أن ارتفاع درجة حرارة الجسم ناتج عن تثبيط نشاط الخلايا العصبية، بينما انخفاضها ناتج عن تنشيطها.
أظهرت نتائج هذه الدراسة معًا أن الخلايا العصبية EP3 الموجودة في المنطقة أمام البصرية ضرورية للتحكم في درجة حرارة الجسم لأنها تطلق GABA لتوصيل الإشارات المثبطة إلى الخلايا العصبية DMH، التي تنظم الاستجابات الودية.
قال البروفيسور كازوهيرو ناكامورا من جامعة ناغويا: "من المحتمل أن الخلايا العصبية EP3 الموجودة في المنطقة أمام البصرية يمكنها تنظيم قوة الإشارة بدقة لضبط درجة حرارة الجسم."
"على سبيل المثال، في البيئة الحارة، يتم تعزيز الإشارات لقمع المخرجات الودية، مما يؤدي إلى زيادة تدفق الدم في الجلد لتسهيل إشعاع حرارة الجسم لمنع ضربة الشمس. ومع ذلك، في البيئة الباردة، يتم تقليل الإشارات لتنشيط المخرجات الودية، والتي تعزز إنتاج الحرارة في الأنسجة الدهنية البنية والأعضاء الأخرى لمنع انخفاض حرارة الجسم. علاوة على ذلك، في وقت الإصابة، يعمل PGE2 على الخلايا العصبية EP3 لقمع نشاطها، وتنشيط المخرجات الودية للإصابة بالحمى.
قد تؤدي نتائج هذه الدراسة إلى ابتكار تقنية تعمل على تعديل درجة حرارة الجسم بشكل مصطنع ولها تطبيقات محتملة في العديد من التخصصات الطبية. ومن المثير للاهتمام أن هذه التقنية قد تساعد في علاج السمنة عن طريق الحفاظ على درجة حرارة الجسم مرتفعة قليلاً مما يشجع على حرق الدهون.
البروفيسور ناكامورا محمد, "علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي هذه التكنولوجيا إلى استراتيجيات جديدة لبقاء الناس على قيد الحياة في البيئات العالمية الأكثر سخونة، والتي أصبحت مشكلة عالمية خطيرة."
المرجع مجلة:
- يوشيكو ناكامورا، تاكاكي ياهيرو وآخرون. تتحكم الخلايا العصبية أمام البصرية التي تعبر عن مستقبلات البروستاجلاندين EP3 في درجة حرارة الجسم بشكل ثنائي الاتجاه عبر إشارات GABAergic المنشط. علم السلف. دوى: 10.1126 / sciadv.add5463
