Manusia dan banyak mamalia lainnya menjaga suhu tubuh mereka pada sekitar 37°C (98.6°F), yang ideal untuk semua proses pengaturan. Fungsinya terganggu ketika suhu tubuh mereka sangat menyimpang dari kisaran normal, yang dapat mengakibatkan serangan panas, hipotermia, atau, dalam skenario terburuk, kematian. Namun, jika suhu tubuh dapat diatur secara artifisial ke kisaran normal, masalah ini mungkin dapat diatasi.
Area preoptik hipotalamus, yang mengatur proses penting tubuh, merupakan tempat pusat kendali suhu otak berada. Misalnya, area preoptik mengirimkan sinyal ke tubuh untuk meningkatkan suhu guna melawan virus, kuman, dan organisme penyebab penyakit lainnya ketika menerima sinyal dari mediator prostaglandin E (PGE2), yang dibuat sebagai respons terhadap infeksi.
Namun, masih belum jelas neuron mana di area preoptik yang melepaskan perintah untuk menaikkan atau menurunkan suhu tubuh.
Sebuah kelompok penelitian di Universitas Nagoya di Jepang telah mengidentifikasi neuron penting yang menjaga suhu tubuh pada 37°C pada mamalia. Dalam penelitiannya, mereka melaporkan bahwa sekelompok neuron, yang disebut neuron EP3, di area preoptik otak memainkan peran penting dalam mengatur suhu tubuh mamalia.
Dalam studi terhadap tikus, para ilmuwan terutama berfokus pada neuron EP3 di area preoptik, yang mengekspresikan reseptor EP3 dari PGE2, dan menyelidiki fungsinya dalam mengatur suhu tubuh.
Para ilmuwan pertama kali mengamati bagaimana variasi suhu lingkungan mempengaruhi pengaktifan neuron EP3 di wilayah preoptik. Tikus menyukai suhu sekitar 28°C untuk habitatnya. Tikus diberi kondisi dingin (4°C), ruangan (24°C), dan panas (36°C) selama dua jam. Temuan menunjukkan bahwa paparan suhu 4°C dan 24°C tidak mengaktifkan neuron EP3, namun paparan suhu 36°C mengaktifkannya.
Untuk menentukan ke mana sinyal dari neuron EP3 ditransmisikan, para ilmuwan kemudian melihat serabut saraf neuron EP3 di wilayah preoptik. Studi tersebut menemukan bahwa serabut saraf tersebar di seluruh otak, terutama di hipotalamus dorsomedial (DMH), yang bertanggung jawab untuk aktivasi sistem saraf simpatis. Asam gamma-aminobutyric (GABA), penghambat eksitasi saraf yang kuat, adalah molekul yang digunakan neuron EP3 untuk transfer sinyal ke DMH, menurut penyelidikan mereka.
Para ilmuwan secara eksperimental mengubah aktivitas neuron EP3 menggunakan metode kemogenetik untuk lebih memahami fungsi neuron ini dalam pengaturan suhu. Mereka menemukan bahwa peningkatan suhu tubuh disebabkan oleh penekanan aktivitas neuron, sedangkan penurunan suhu disebabkan oleh pengaktifan neuron.
Secara keseluruhan, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa neuron EP3 di area preoptik sangat penting untuk mengendalikan suhu tubuh karena mereka melepaskan GABA untuk mengkomunikasikan sinyal penghambatan ke neuron DMH, yang mengatur respons simpatis.
Profesor Kazuhiro Nakamura di Universitas Nagoya berkata, “Mungkin, neuron EP3 di area preoptik dapat secara tepat mengatur kekuatan sinyal untuk menyesuaikan suhu tubuh.”
“Misalnya, di lingkungan yang panas, sinyal diperkuat untuk menekan keluaran simpatis, sehingga meningkatkan aliran darah di kulit untuk memfasilitasi radiasi panas tubuh guna mencegah serangan panas. Namun, di lingkungan yang dingin, sinyal dikurangi untuk mengaktifkan keluaran simpatis, yang meningkatkan produksi panas di jaringan adiposa coklat dan organ lain untuk mencegah hipotermia. Selain itu, pada saat infeksi, PGE2 bekerja pada neuron EP3 untuk menekan aktivitasnya, mengaktifkan keluaran simpatis sehingga menimbulkan demam.”
Hasil penelitian ini dapat mengarah pada penciptaan teknologi yang mengubah suhu tubuh secara artifisial dan memiliki potensi penerapan di berbagai spesialisasi medis. Menariknya, teknologi ini dapat membantu mengatasi obesitas dengan menjaga suhu tubuh sedikit lebih tinggi sehingga mendorong pembakaran lemak.
Prof.Nakamura tersebut, “Selain itu, teknologi ini dapat menghasilkan strategi baru untuk kelangsungan hidup manusia di lingkungan global yang lebih panas, yang kini menjadi masalah serius di seluruh dunia.”
Referensi Jurnal:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro dkk. Neuron preoptik yang mengekspresikan reseptor Prostaglandin EP3 mengontrol suhu tubuh secara dua arah melalui sinyal tonik GABAergic. Kemajuan ilmu pengetahuan. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
