Inimesed ja paljud teised imetajad hoiavad oma kehatemperatuuri umbes 37 °C (98.6 °F) juures, mis sobib ideaalselt kõikideks regulatsiooniprotsessideks. Funktsioonid on häiritud, kui nende kehatemperatuur erineb märgatavalt normaalsest vahemikust, mis võib põhjustada kuumarabanduse, hüpotermia või halvimal juhul surma. Kui aga kehatemperatuuri saab kunstlikult viia normaalsesse vahemikku, võidakse neid probleeme lahendada.
Hüpotalamuse preoptiline piirkond, mis reguleerib keha olulisi protsesse, on koht, kus asub aju temperatuuri reguleerimise keskus. Näiteks saadab preoptiline piirkond kehale signaali temperatuuri tõstmiseks, et võidelda viiruste, mikroobide ja muude haigusi põhjustavate organismidega, kui see saab signaale vahendajalt prostaglandiin E (PGE2), mis tekib vastuseks infektsioonidele.
Siiski on endiselt ebaselge, millised preoptilise piirkonna neuronid vabastavad kehatemperatuuri tõsta või langetada.
Uurimisrühm aadressil Nagoya ülikool on Jaapanis tuvastanud kriitilised neuronid, mis hoiavad imetajate kehatemperatuuri 37 °C juures. Oma uuringus teatasid nad, et rühm neuroneid, mida nimetatakse EP3 neuroniteks, mängib aju preoptilises piirkonnas võtmerolli imetajate kehatemperatuuri reguleerimisel.
Rottide uurimisel keskendusid teadlased peamiselt preoptilise piirkonna EP3 neuronitele, mis ekspresseerivad PGE3 EP2 retseptoreid, ja uurisid kehatemperatuuri reguleerimise funktsiooni.
Teadlased uurisid kõigepealt, kuidas keskkonnatemperatuuri kõikumised mõjutavad EP3 neuronite süttimist preoptilises piirkonnas. Rottidele meeldib nende elupaiga temperatuur umbes 28 °C. Hiired allutati kaheks tunniks külma (4 °C), toa (24 °C) ja kuuma (36 °C) tingimustele. Leiud näitasid, et kokkupuude temperatuuriga 4 °C ja 24 °C ei aktiveerinud EP3 neuroneid, kuid kokkupuude temperatuuril 36 °C küll.
Et teha kindlaks, kuhu EP3 neuronite signaalid edastatakse, uurisid teadlased EP3 neuronite närvikiude preoptilises piirkonnas. Uuring näitas, et närvikiud on hajutatud kogu aju, eriti dorsomediaalses hüpotalamuses (DMH), mis vastutab sümpaatilise närvisüsteemi aktiveerimise eest. Gamma-aminovõihape (GABA), tugev neuronaalse ergastuse inhibiitor, on molekul, mida EP3 neuronid kasutavad signaali edastamiseks DMH-le vastavalt nende uurimisele.
Teadlased muutsid eksperimentaalselt EP3 neuronite aktiivsust, kasutades kemogeneetilist meetodit, et paremini mõista nende neuronite funktsiooni temperatuuri reguleerimisel. Nad avastasid, et kehatemperatuuri tõus tulenes neuronite aktiivsuse pärssimisest, selle langetamine aga nende aktiveerimisest.
Selle uuringu tulemused näitasid koos, et EP3 neuronid preoptilises piirkonnas on kehatemperatuuri kontrollimiseks hädavajalikud, kuna need vabastavad GABA-d, et edastada inhibeerivaid signaale DMH neuronitele, mis reguleerivad sümpaatilisi reaktsioone.
Nagoya ülikooli professor Kazuhiro Nakamura ütles: "Tõenäoliselt saavad preoptilise piirkonna EP3 neuronid täpselt reguleerida signaali tugevust kehatemperatuuri peenhäälestamiseks."
"Näiteks kuumas keskkonnas suurendatakse signaale sümpaatiliste väljundite pärssimiseks, mille tulemusena suureneb verevool nahas, et hõlbustada keha soojuse kiirgamist, et vältida kuumarabandust. Külmas keskkonnas aga vähendatakse signaale, et aktiveerida sümpaatilised väljundid, mis soodustavad soojuse tootmist pruunis rasvkoes ja teistes elundites, et vältida hüpotermiat. Lisaks toimib PGE2 nakatumise ajal EP3 neuronitele, et pärssida nende aktiivsust, aktiveerides sümpaatilised väljundid palaviku tekkeks.
Selle uuringu tulemused võivad viia tehnoloogia loomiseni, mis muudab kehatemperatuuri kunstlikult ja millel on potentsiaalsed rakendused paljudel meditsiinilistel erialadel. Huvitav on see, et see tehnoloogia võib aidata rasvumist ravida, säilitades veidi kõrgendatud kehatemperatuuri, mis soodustab rasvade põletamist.
Prof Nakamura ütles, "Lisaks sellele võib see tehnoloogia viia uute strateegiateni inimeste ellujäämiseks kuumemates globaalsetes keskkondades, mis on muutumas tõsiseks ülemaailmseks probleemiks."
Ajakirja viide:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro jt. Prostaglandiini EP3 retseptorit ekspresseerivad preoptilised neuronid kontrollivad kehatemperatuuri kahesuunaliselt toonilise GABAergilise signaaliülekande kaudu. Teadus ettemaksed. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
