בני אדם ויונקים רבים אחרים שומרים על טמפרטורת הגוף שלהם על כ-37 מעלות צלזיוס (98.6 מעלות פרנהייט), שהיא אידיאלית לכל תהליכי הרגולציה. התפקודים נפגעים כאשר טמפרטורת הגוף שלהם חורגת באופן ניכר מהטווח הנורמלי, מה שעלול לגרום למכת חום, היפותרמיה, או, במקרה הגרוע ביותר, למוות. עם זאת, אם ניתן להביא את טמפרטורת הגוף באופן מלאכותי לטווח הנורמלי, ניתן לטפל בבעיות אלו.
האזור הפרה-אופטי של ההיפותלמוס, המווסת את התהליכים החיוניים בגוף, הוא המקום שבו נמצא מרכז בקרת הטמפרטורה של המוח. לדוגמה, האזור הפרה-אופטי שולח אות לגוף להעלות את הטמפרטורה כדי להילחם בווירוסים, חיידקים ושאר אורגניזמים גורמי מחלות כאשר הוא מקבל אותות מהמתווך פרוסטגלנדין E (PGE2), שנוצר בתגובה לזיהומים.
עם זאת, עדיין לא ברור אילו נוירונים באזור הפרה-אופטי משחררים פקודה כדי להעלות או להפחית את טמפרטורת הגוף.
קבוצת מחקר ב אוניברסיטת נאגויה ביפן זיהה נוירונים קריטיים השומרים על טמפרטורת הגוף על 37 מעלות צלזיוס ביונקים. במחקרם הם דיווחו שקבוצת נוירונים, הנקראים נוירונים EP3, באזור הפרה-אופטי של המוח ממלאים תפקיד מפתח בוויסות טמפרטורת הגוף של היונקים.
במחקר של חולדות, מדענים התמקדו בעיקר בנוירוני EP3 באזור הפרה-אופטי, המבטאים קולטני EP3 של PGE2, וחקרו את הפונקציה לוויסות טמפרטורת הגוף.
מדענים בדקו לראשונה כיצד שינויים בטמפרטורת הסביבה משפיעים על ירי של נוירוני EP3 באזור הפרה-אופטי. חולדות אוהבות טמפרטורה של כ-28 מעלות צלזיוס עבור בית הגידול שלהן. העכברים היו נתונים לתנאים קרים (4 מעלות צלזיוס), חדר (24 מעלות צלזיוס) וחמים (36 מעלות צלזיוס) למשך שעתיים. הממצאים הוכיחו שחשיפה ל-4°C ו-24°C לא הפעילה נוירונים EP3, אבל חשיפה ל-36°C כן.
כדי לקבוע היכן מועברים האותות מנוירוני EP3, המדענים בחנו את סיבי העצבים של נוירוני EP3 באזור הפרה-אופטי. המחקר מצא כי סיבי עצב מפוזרים ברחבי מוֹחַ, במיוחד בהיפותלמוס הגבי (DMH), האחראי על הפעלת מערכת העצבים הסימפתטית. חומצה גמא-אמינו-בוטירית (GABA), מעכב חזק של עירור עצבי, היא המולקולה שבה משתמשים נוירוני EP3 להעברת האות ל-DMH, על פי חקירתם.
מדענים שינו בניסוי את פעילותם של נוירוני EP3 באמצעות שיטה כימוגנטית כדי להבין טוב יותר את תפקודם של הנוירונים הללו בוויסות הטמפרטורה. הם גילו שהעלאת טמפרטורת הגוף נבעה מדיכוי פעילות הנוירונים ואילו הורדתה נובעת מהפעלתם.
יחד, התוצאות של מחקר זה הוכיחו כי נוירוני EP3 באזור הפרה-אופטי חיוניים לשליטה בטמפרטורת הגוף מכיוון שהם משחררים GABA כדי להעביר אותות מעכבים לנוירוני DMH, המווסתים תגובות סימפטיות.
פרופסור קזוהירו נאקאמורה מאוניברסיטת נאגויה אמר, "כנראה, נוירונים EP3 באזור הפרה-אופטי יכולים לווסת במדויק את עוצמת האות כדי לכוונן עדין את טמפרטורת הגוף."
"לדוגמה, בסביבה חמה, האותות מוגברים כדי לדכא תפוקות סימפטיות, וכתוצאה מכך זרימת דם מוגברת בעור כדי להקל על קרינת החום של הגוף כדי למנוע מכת חום. עם זאת, בסביבה קרה, האותות מופחתים כדי להפעיל תפוקות סימפטיות, המעודדות ייצור חום ברקמת שומן חומה ואיברים אחרים כדי למנוע היפותרמיה. יתר על כן, בזמן ההדבקה, PGE2 פועל על נוירוני EP3 כדי לדכא את פעילותם, מפעיל פלטים סימפטיים לפתח חום.
התוצאות של מחקר זה עשויות להוביל ליצירת טכנולוגיה המשנה באופן מלאכותי את טמפרטורת הגוף ויש לה יישומים פוטנציאליים בהתמחויות רפואיות רבות. מעניין לציין שטכנולוגיה זו עשויה לסייע בטיפול בהשמנת יתר על ידי שמירה על טמפרטורת גוף מוגבהת מעט המעודדת שריפת שומנים.
פרופ' נקאמורה אמר, "בנוסף לכך, הטכנולוגיה הזו יכולה להוביל לאסטרטגיות חדשות להישרדותם של אנשים בסביבות גלובליות חמות יותר, שהופכות לבעיה עולמית רצינית".
עיון ביומן:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro et al. נוירונים פרה-אופטיים המבטאים קולטן לפרוסטגלנדין EP3 שולטים באופן דו-כיווני על טמפרטורת הגוף באמצעות איתות GABAergic טוניק. התקדמות מדע. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
