Οι άνθρωποι και πολλά άλλα θηλαστικά διατηρούν τη θερμοκρασία του σώματός τους περίπου στους 37°C (98.6°F), η οποία είναι ιδανική για όλες τις ρυθμιστικές διαδικασίες. Οι λειτουργίες διακυβεύονται όταν η θερμοκρασία του σώματός τους αποκλίνει αισθητά από το φυσιολογικό εύρος, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε θερμοπληξία, υποθερμία ή, στη χειρότερη περίπτωση, θάνατο. Ωστόσο, εάν η θερμοκρασία του σώματος μπορεί να τεθεί τεχνητά στο φυσιολογικό εύρος, αυτά τα προβλήματα μπορεί να αντιμετωπιστούν.
Η προοπτική περιοχή του υποθαλάμου, η οποία ρυθμίζει τις βασικές διεργασίες του σώματος, είναι όπου βρίσκεται το κέντρο ελέγχου της θερμοκρασίας του εγκεφάλου. Για παράδειγμα, η προοπτική περιοχή στέλνει ένα σήμα στο σώμα για αύξηση της θερμοκρασίας για την καταπολέμηση ιών, μικροβίων και άλλων οργανισμών που προκαλούν ασθένειες όταν λαμβάνει σήματα από τον μεσολαβητή προσταγλανδίνη Ε (PGE2), η οποία δημιουργείται ως απόκριση σε λοιμώξεις.
Ωστόσο, δεν είναι ακόμα σαφές ποιοι νευρώνες στην προοπτική περιοχή απελευθερώνουν εντολή για αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας του σώματος.
Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Ναγκόγια στην Ιαπωνία έχει εντοπίσει κρίσιμους νευρώνες που διατηρούν τη θερμοκρασία του σώματος στους 37°C στα θηλαστικά. Στη μελέτη τους, ανέφεραν ότι μια ομάδα νευρώνων, που ονομάζονται νευρώνες EP3, στην προοπτική περιοχή του εγκεφάλου διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος των θηλαστικών.
Στη μελέτη των αρουραίων, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν κυρίως στους νευρώνες EP3 στην προοπτική περιοχή, οι οποίοι εκφράζουν τους υποδοχείς EP3 της PGE2 και διερεύνησαν τη λειτουργία για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος.
Οι επιστήμονες εξέτασαν αρχικά πώς οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος επηρεάζουν την πυροδότηση των νευρώνων EP3 στην προοπτική περιοχή. Στους αρουραίους αρέσει η θερμοκρασία περίπου 28 °C για τον βιότοπό τους. Τα ποντίκια υποβλήθηκαν σε ψυχρές (4°C), δωματίου (24°C) και ζεστές (36°C) συνθήκες για δύο ώρες. Τα ευρήματα έδειξαν ότι η έκθεση στους 4°C και 24°C δεν ενεργοποίησε τους νευρώνες EP3, αλλά η έκθεση στους 36°C ενεργοποίησε.
Για να προσδιορίσουν πού μεταδίδονται τα σήματα από τους νευρώνες EP3, οι επιστήμονες εξέτασαν στη συνέχεια τις νευρικές ίνες των νευρώνων EP3 στην προοπτική περιοχή. Η μελέτη διαπίστωσε ότι οι νευρικές ίνες είναι διασκορπισμένες σε όλο το μήκος εγκέφαλος, ειδικά στον ραχιαίο υποθάλαμο (DMH), υπεύθυνο για την ενεργοποίηση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Το γάμμα-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA), ένας ισχυρός αναστολέας της νευρωνικής διέγερσης, είναι το μόριο που χρησιμοποιούν οι νευρώνες EP3 για τη μεταφορά σήματος στο DMH, σύμφωνα με την έρευνά τους.
Οι επιστήμονες άλλαξαν πειραματικά τη δραστηριότητα των νευρώνων EP3 χρησιμοποιώντας μια χημειογενετική μέθοδο για να κατανοήσουν καλύτερα τη λειτουργία αυτών των νευρώνων στη ρύθμιση της θερμοκρασίας. Ανακάλυψαν ότι η αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος προέκυψε από την καταστολή της δραστηριότητας των νευρώνων ενώ η μείωση της ήταν αποτέλεσμα της ενεργοποίησής τους.
Μαζί, τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι οι νευρώνες EP3 στην προοπτική περιοχή είναι απαραίτητοι για τον έλεγχο της θερμοκρασίας του σώματος επειδή απελευθερώνουν GABA για να επικοινωνούν ανασταλτικά σήματα στους νευρώνες DMH, οι οποίοι ρυθμίζουν τις συμπαθητικές αποκρίσεις.
Ο καθηγητής Kazuhiro Nakamura στο Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια είπε: "Πιθανώς, οι νευρώνες EP3 στην προοπτική περιοχή μπορούν να ρυθμίσουν με ακρίβεια την ισχύ του σήματος για να ρυθμίσουν με ακρίβεια τη θερμοκρασία του σώματος."
«Για παράδειγμα, σε ένα ζεστό περιβάλλον, τα σήματα αυξάνονται για την καταστολή των συμπαθητικών εκροών, με αποτέλεσμα αυξημένες ροές αίματος στο δέρμα για να διευκολυνθεί η ακτινοβολία της θερμότητας του σώματος για την πρόληψη της θερμοπληξίας. Ωστόσο, σε ένα ψυχρό περιβάλλον, τα σήματα μειώνονται για να ενεργοποιηθούν οι συμπαθητικές εξόδους, οι οποίες προάγουν την παραγωγή θερμότητας στον καφέ λιπώδη ιστό και σε άλλα όργανα για την πρόληψη της υποθερμίας. Επιπλέον, τη στιγμή της μόλυνσης, το PGE2 δρα στους νευρώνες EP3 για να καταστέλλει τη δραστηριότητά τους, ενεργοποιώντας τα συμπαθητικά αποτελέσματα για την ανάπτυξη πυρετού.
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης μπορεί να οδηγήσουν στη δημιουργία μιας τεχνολογίας που τροποποιεί τεχνητά τη θερμοκρασία του σώματος και έχει πιθανές εφαρμογές σε πολλές ιατρικές ειδικότητες. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να βοηθήσει στη θεραπεία της παχυσαρκίας διατηρώντας μια ελαφρώς αυξημένη θερμοκρασία σώματος που ενθαρρύνει την καύση λίπους.
Καθ. Nakamura είπε, «Επιπλέον, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για την επιβίωση των ανθρώπων σε θερμότερα παγκόσμια περιβάλλοντα, τα οποία γίνονται ένα σοβαρό παγκόσμιο πρόβλημα».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro et al. Οι προοπτικοί νευρώνες που εκφράζουν τον υποδοχέα προσταγλανδίνης EP3 ελέγχουν αμφίδρομα τη θερμοκρασία του σώματος μέσω τονωτικής σηματοδότησης GABAergic. Προκαταβολές ΕπιστήμηΕ DOI: 10.1126/sciadv.add5463
