인간과 기타 많은 포유류는 체온을 약 37°C(98.6°F)로 유지하는데, 이는 모든 규제 과정에 이상적입니다. 체온이 정상 범위에서 눈에 띄게 벗어나면 기능이 저하되어 열사병, 저체온증 또는 최악의 경우 사망에 이를 수 있습니다. 그러나 인위적으로 체온을 정상 범위로 끌어올릴 수 있다면 이러한 문제는 해결될 수 있습니다.
신체의 필수 과정을 조절하는 시상하부의 시신경 전 영역은 뇌의 온도 조절 센터가 위치한 곳입니다. 예를 들어, 시신경 전 영역은 감염에 반응하여 생성되는 매개체 프로스타글란딘 E(PGE2)로부터 신호를 받으면 바이러스, 세균 및 기타 질병을 일으키는 유기체와 싸우기 위해 온도를 높이라는 신호를 신체에 보냅니다.
그러나 시신경 전 영역의 어느 뉴런이 체온을 높이거나 낮추라는 명령을 내리는지는 아직 불분명합니다.
연구 그룹 나고야 대학 일본에서는 포유류에서 체온을 37°C로 유지하는 중요한 뉴런을 확인했습니다. 그들의 연구에서 그들은 뇌의 시각 전 영역에 있는 EP3 뉴런이라고 불리는 뉴런 그룹이 포유류 체온을 조절하는 데 중요한 역할을 한다고 보고했습니다.
쥐를 대상으로 한 연구에서 과학자들은 주로 PGE3의 EP3 수용체를 발현하는 시신경 전 영역의 EP2 뉴런에 중점을 두고 체온 조절 기능을 조사했습니다.
과학자들은 먼저 환경 온도의 변화가 시각 전 영역에서 EP3 뉴런의 발화에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 쥐는 서식지의 온도가 약 28°C인 것을 좋아합니다. 생쥐를 4시간 동안 저온(24°C), 실내(36°C) 및 고온(4°C) 조건에 노출시켰습니다. 연구 결과에 따르면 24°C와 3°C에 노출되면 EP36 뉴런이 활성화되지 않았지만 XNUMX°C에 노출되면 활성화되었습니다.
EP3 뉴런의 신호가 어디에서 전달되는지 확인하기 위해 과학자들은 시신경 전 영역에 있는 EP3 뉴런의 신경 섬유를 조사했습니다. 연구 결과, 신경 섬유가 신체 전체에 분산되어 있는 것으로 나타났습니다. 뇌특히 교감신경계 활성화를 담당하는 등내측 시상하부(DMH)에서 발생합니다. 그들의 조사에 따르면, 신경 자극의 강력한 억제제인 감마-아미노부티르산(GABA)은 EP3 신경세포가 DMH로 신호를 전달하는 데 사용하는 분자입니다.
과학자들은 온도 조절에서 이러한 뉴런의 기능을 더 잘 이해하기 위해 화학적 유전학적 방법을 사용하여 EP3 뉴런의 활동을 실험적으로 변경했습니다. 그들은 체온이 올라가면 뉴런의 활동이 억제되고, 체온이 낮아지면 활성화된다는 사실을 발견했습니다.
함께, 이 연구의 결과는 시신경 전 영역의 EP3 뉴런이 체온 조절에 필수적이라는 것을 보여주었습니다. 왜냐하면 EPXNUMX 뉴런은 교감 반응을 조절하는 DMH 뉴런에 억제 신호를 전달하기 위해 GABA를 분비하기 때문입니다.
나고야 대학의 나카무라 가즈히로 교수는 이렇게 말했습니다. “아마도 시신경 전 영역의 EP3 뉴런은 신호 강도를 정밀하게 조절하여 체온을 미세 조정할 수 있을 것입니다.”
“예를 들어, 더운 환경에서는 교감 신경 출력을 억제하기 위해 신호가 강화되어 피부의 혈류가 증가하여 신체의 열 방출을 촉진하여 열사병을 예방합니다. 그러나 추운 환경에서는 신호가 감소하여 교감 신경 출력이 활성화되어 갈색 지방 조직 및 기타 기관에서 열 생성을 촉진하여 저체온증을 예방합니다. 또한 감염 시 PGE2는 EP3 뉴런에 작용하여 활동을 억제하고 교감 신경 출력을 활성화하여 열을 발생시킵니다."
이 연구의 결과는 체온을 인위적으로 수정하고 수많은 의료 전문 분야에 잠재적으로 응용할 수 있는 기술의 탄생으로 이어질 수 있습니다. 흥미롭게도 이 기술은 지방 연소를 촉진하는 약간 높은 체온을 유지함으로써 비만 치료에 도움이 될 수 있습니다.
나카무라 교수 말했다, "게다가 이 기술은 전 세계적으로 심각한 문제가 되고 있는 더 뜨거운 지구 환경에서 사람들의 생존을 위한 새로운 전략으로 이어질 수 있습니다."
저널 참조 :
- 나카무라 요시코, 야히로 타카키 등 프로스타글란딘 EP3 수용체를 발현하는 시신경은 강장제 GABA성 신호를 통해 양방향으로 체온을 조절합니다. 과학의 발전. DOI : 10.1126/sciadv.add5463
