Az emberek és sok más emlős testhőmérsékletét körülbelül 37 °C-on (98.6 °F) tartják, ami ideális minden szabályozási folyamathoz. A funkciók sérülnek, ha testhőmérsékletük észrevehetően eltér a normál tartománytól, ami hőgutát, hipotermiát, vagy a legrosszabb esetben halált okozhat. Ha azonban a testhőmérsékletet mesterségesen a normál tartományba lehet hozni, ezek a problémák megoldhatók.
A hipotalamusz preoptikus területe, amely a szervezet alapvető folyamatait szabályozza, az agy hőmérséklet-szabályozó központja. Például a preoptikus terület jelet küld a szervezetnek, hogy növelje a hőmérsékletet a vírusok, kórokozók és más betegségeket okozó organizmusok elleni küzdelem érdekében, amikor jeleket kap a prosztaglandin E (PGE2) mediátortól, amely a fertőzésekre válaszul képződik.
Azonban még mindig nem világos, hogy a preoptikus területen mely neuronok szabadulnak fel a testhőmérséklet növelésére vagy csökkentésére.
Egy kutatócsoport a címen Nagoya Egyetem Japánban olyan kritikus neuronokat azonosított, amelyek emlősök testhőmérsékletét 37 °C-on tartják. Tanulmányukban arról számoltak be, hogy az agy preoptikus területén lévő neuronok egy csoportja, az EP3 neuronok kulcsszerepet játszanak az emlősök testhőmérsékletének szabályozásában.
A patkányok vizsgálata során a tudósok elsősorban a preoptikus területen lévő EP3 neuronokra összpontosítottak, amelyek a PGE3 EP2 receptorait expresszálják, és a testhőmérséklet szabályozási funkcióját vizsgálták.
A tudósok először azt vizsgálták, hogy a környezeti hőmérséklet változásai hogyan befolyásolják az EP3 neuronok tüzelését a preoptikus régióban. A patkányok körülbelül 28 °C-os hőmérsékletet kedvelnek élőhelyükön. Az egereket hideg (4 °C), szoba (24 °C) és meleg (36 °C) körülményeknek tették ki két órán át. Az eredmények azt mutatták, hogy a 4°C-os és 24°C-os hőmérséklet nem aktiválja az EP3 neuronokat, de a 36°C-os hőmérséklet igen.
Annak meghatározására, hogy az EP3 neuronokból származó jelek hova továbbíthatók, a tudósok megvizsgálták az EP3 neuronok idegrostjait a preoptikus régióban. A tanulmány megállapította, hogy az idegrostok szétszóródtak az egész agy, különösen a dorsomedialis hypothalamusban (DMH), amely a szimpatikus idegrendszer aktiválásáért felelős. A gamma-amino-vajsav (GABA), a neuronális gerjesztés erős inhibitora, az a molekula, amelyet az EP3 neuronok a DMH-ba történő jelátvitelhez használnak a vizsgálataik szerint.
A tudósok kísérletileg megváltoztatták az EP3 neuronok aktivitását egy kemogenetikai módszerrel, hogy jobban megértsék ezeknek a neuronoknak a hőmérsékletszabályozásban betöltött funkcióját. Felfedezték, hogy a testhőmérséklet emelkedése a neuronok aktivitásának elnyomásából, míg a csökkenés az aktiválásukból ered.
A tanulmány eredményei együttesen azt mutatták, hogy a preoptikus területen lévő EP3 neuronok elengedhetetlenek a testhőmérséklet szabályozásához, mivel GABA-t szabadítanak fel, hogy gátló jeleket közöljenek a DMH neuronokkal, amelyek szabályozzák a szimpatikus válaszokat.
Kazuhiro Nakamura, a Nagoya Egyetem professzora elmondta: "Valószínűleg az EP3 neuronok a preoptikus területen pontosan szabályozhatják a jelerősséget a testhőmérséklet finomhangolásához."
„Például forró környezetben a jelek fokozódnak, hogy elnyomják a szimpatikus kimeneteket, ami megnövekedett véráramlást eredményez a bőrben, megkönnyítve a test hősugárzását, és így megelőzve a hőgutát. Hideg környezetben azonban a jelek lecsökkennek, hogy aktiválják a szimpatikus kimeneteket, amelyek elősegítik a hőtermelést a barna zsírszövetben és más szervekben, hogy megakadályozzák a hipotermia kialakulását. Ezenkívül a fertőzés idején a PGE2 az EP3 neuronokra hat, hogy elnyomja aktivitásukat, aktiválva a szimpatikus kimeneteket, és láz alakuljon ki.
A tanulmány eredményei egy olyan technológia megalkotásához vezethetnek, amely mesterségesen módosítja a testhőmérsékletet, és számos orvosi szakterületen alkalmazható. Érdekes módon ez a technológia segíthet az elhízás kezelésében azáltal, hogy enyhén megemelkedett testhőmérsékletet tart fenn, ami elősegíti a zsírégetést.
Prof. Nakamura mondott, "Ezen felül ez a technológia új stratégiákhoz vezethet az emberek túlélése érdekében a forróbb globális környezetben, amely komoly világméretű problémává válik."
Journal Reference:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro és társai. A prosztaglandin EP3 receptort expresszáló preoptikus neuronok kétirányúan szabályozzák a testhőmérsékletet tónusos GABAerg jelátvitel révén. Tudomány előlegek. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
