انسان و بسیاری از پستانداران دیگر دمای بدن خود را در حدود 37 درجه سانتیگراد (98.6 درجه فارنهایت) حفظ می کنند که برای تمام فرآیندهای تنظیمی ایده آل است. هنگامی که دمای بدن آنها به طور قابل توجهی از محدوده طبیعی منحرف می شود، عملکردها به خطر می افتد، که می تواند منجر به گرمازدگی، هیپوترمی یا در بدترین حالت، مرگ شود. با این حال، اگر بتوان دمای بدن را به طور مصنوعی به محدوده طبیعی رساند، این مشکلات ممکن است برطرف شوند.
ناحیه پیش‌اپتیک هیپوتالاموس، که فرآیندهای ضروری بدن را تنظیم می‌کند، جایی است که مرکز کنترل دمای مغز در آن قرار دارد. به عنوان مثال، ناحیه پیش‌اپتیک سیگنالی را برای افزایش دما برای مبارزه با ویروس‌ها، میکروب‌ها و سایر ارگانیسم‌های عامل بیماری به بدن ارسال می‌کند که سیگنال‌هایی را از واسطه پروستاگلاندین E (PGE2) دریافت می‌کند که در پاسخ به عفونت ایجاد می‌شود.
با این حال، هنوز مشخص نیست که کدام نورون‌ها در ناحیه پیش‌اپتیک فرمان افزایش یا کاهش دمای بدن را آزاد می‌کنند.
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه ناگویا در ژاپن نورون های حیاتی را شناسایی کرده است که دمای بدن را در 37 درجه سانتیگراد در پستانداران حفظ می کنند. آنها در مطالعه خود گزارش دادند که گروهی از نورون ها به نام نورون های EP3 در ناحیه پیش اپتیک مغز نقش کلیدی در تنظیم دمای بدن پستانداران دارند.
در مطالعه موش‌ها، دانشمندان عمدتاً بر روی نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک تمرکز کردند که گیرنده‌های EP3 PGE2 را بیان می‌کنند و عملکرد تنظیم دمای بدن را بررسی کردند.
دانشمندان ابتدا بررسی کردند که چگونه تغییرات دمای محیط بر شلیک نورون های EP3 در ناحیه پیش اپتیک تأثیر می گذارد. موش ها دمای حدود 28 درجه سانتیگراد را برای زیستگاه خود دوست دارند. موش ها به مدت دو ساعت در شرایط سرد (4 درجه سانتیگراد)، اتاق (24 درجه سانتیگراد) و گرم (36 درجه سانتیگراد) قرار گرفتند. یافته ها نشان داد که قرار گرفتن در معرض دمای 4 درجه سانتی گراد و 24 درجه سانتی گراد نورون های EP3 را فعال نمی کند، اما قرار گرفتن در معرض دمای 36 درجه سانتی گراد این کار را انجام می دهد.
برای تعیین اینکه سیگنال‌های نورون‌های EP3 کجا منتقل می‌شوند، دانشمندان به رشته‌های عصبی نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک نگاه کردند. این مطالعه نشان داد که رشته های عصبی در سراسر بدن پراکنده هستند مغزبه ویژه در هیپوتالاموس پشتی (DMH) که مسئول فعال شدن سیستم عصبی سمپاتیک است. بر اساس تحقیقات خود، گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA)، یک مهارکننده قوی تحریک عصبی، مولکولی است که نورون های EP3 برای انتقال سیگنال به DMH استفاده می کنند.
دانشمندان به طور تجربی فعالیت نورون های EP3 را با استفاده از روش کموژنتیک تغییر دادند تا عملکرد این نورون ها در تنظیم دما را بهتر درک کنند. آنها دریافتند که افزایش دمای بدن ناشی از سرکوب فعالیت نورون ها است در حالی که کاهش آن ناشی از فعال شدن آنها است.
نتایج این مطالعه با هم نشان داد که نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک برای کنترل دمای بدن ضروری هستند، زیرا آنها GABA را برای برقراری ارتباط سیگنال‌های بازدارنده به نورون‌های DMH، که پاسخ‌های سمپاتیک را تنظیم می‌کنند، آزاد می‌کنند.
پروفسور کازوهیرو ناکامورا در دانشگاه ناگویا گفت: احتمالاً، نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک می‌توانند دقیقاً قدرت سیگنال را برای تنظیم دقیق دمای بدن تنظیم کنند.»
به عنوان مثال، در یک محیط گرم، سیگنال‌ها برای سرکوب خروجی‌های سمپاتیک تقویت می‌شوند و در نتیجه جریان خون در پوست افزایش می‌یابد تا تابش گرمای بدن برای جلوگیری از گرمازدگی تسهیل شود. با این حال، در یک محیط سرد، سیگنال‌ها برای فعال کردن خروجی‌های سمپاتیک کاهش می‌یابند که تولید گرما را در بافت چربی قهوه‌ای و سایر اندام‌ها برای جلوگیری از هیپوترمی افزایش می‌دهد. علاوه بر این، در زمان عفونت، PGE2 بر روی نورون‌های EP3 برای سرکوب فعالیت آنها عمل می‌کند و خروجی‌های سمپاتیک را برای ایجاد تب فعال می‌کند.
نتایج این مطالعه ممکن است به ایجاد فناوری منجر شود که دمای بدن را به طور مصنوعی تغییر می‌دهد و کاربردهای بالقوه‌ای در تخصص‌های پزشکی متعدد دارد. جالب اینجاست که این فناوری ممکن است با حفظ دمای بدن کمی بالا که باعث تشویق چربی سوزی می شود به درمان چاقی کمک کند.
پروفسور ناکامورا گفت:, علاوه بر آن، این فناوری می‌تواند به استراتژی‌های جدیدی برای بقای مردم در محیط‌های گرم‌تر جهانی منجر شود که در حال تبدیل شدن به یک مشکل جدی در سراسر جهان هستند.
مرجع مجله:
- یوشیکو ناکامورا، تاکاکی یاهیرو و همکاران. نورون های پیش بینی بیان کننده گیرنده پروستاگلاندین EP3 به صورت دو طرفه دمای بدن را از طریق سیگنال دهی تونیک GABAergic کنترل می کنند. با پیشرفتهای علمیبه DOI: 10.1126/sciadv.add5463
