มนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ จำนวนมากรักษาอุณหภูมิร่างกายไว้ที่ประมาณ 37°C (98.6°F) ซึ่งเหมาะสำหรับกระบวนการกำกับดูแลทั้งหมด ฟังก์ชั่นต่างๆ จะลดลงเมื่ออุณหภูมิของร่างกายเบี่ยงเบนไปจากช่วงปกติอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดลมแดด อุณหภูมิร่างกายลดลง หรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุดอาจทำให้เสียชีวิตได้ อย่างไรก็ตาม หากสามารถปรับอุณหภูมิของร่างกายให้อยู่ในช่วงปกติได้ ปัญหาเหล่านี้ก็อาจได้รับการแก้ไข
บริเวณพรีออปติกของไฮโปทาลามัสซึ่งควบคุมกระบวนการที่จำเป็นของร่างกาย คือบริเวณที่มีศูนย์ควบคุมอุณหภูมิของสมอง ตัวอย่างเช่น บริเวณสายตาก่อนจะส่งสัญญาณไปยังร่างกายเพื่อเพิ่มอุณหภูมิเพื่อต่อสู้กับไวรัส เชื้อโรค และสิ่งมีชีวิตที่ก่อให้เกิดโรคอื่นๆ เมื่อได้รับสัญญาณจากสารไกล่เกลี่ย prostaglandin E (PGE2) ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการติดเชื้อ
อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าเซลล์ประสาทใดในบริเวณพรีออปติกจะปล่อยคำสั่งเพื่อเพิ่มหรือลดอุณหภูมิของร่างกาย
กลุ่มวิจัยที่ มหาวิทยาลัยนาโกย่า ในญี่ปุ่นได้ระบุเซลล์ประสาทที่สำคัญซึ่งรักษาอุณหภูมิของร่างกายไว้ที่ 37°C ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในการศึกษาของพวกเขา พวกเขารายงานว่ากลุ่มของเซลล์ประสาทที่เรียกว่าเซลล์ประสาท EP3 ในพื้นที่ preoptic ของสมองมีบทบาทสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
ในการศึกษาหนู นักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่เซลล์ประสาท EP3 ในพื้นที่สายตาก่อนการมองเห็นเป็นหลัก ซึ่งแสดงตัวรับ EP3 ของ PGE2 และตรวจสอบการทำงานในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมส่งผลต่อการยิงของเซลล์ประสาท EP3 ในบริเวณพรีออปติกอย่างไร หนูชอบอุณหภูมิประมาณ 28 °C สำหรับที่อยู่อาศัย หนูอยู่ภายใต้สภาวะเย็น (4°C), ห้อง (24°C) และร้อน (36°C) เป็นเวลาสองชั่วโมง การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าการสัมผัสกับอุณหภูมิ 4°C และ 24°C ไม่ได้กระตุ้นเซลล์ประสาท EP3 แต่การสัมผัสกับอุณหภูมิ 36°C กระตุ้นได้
เพื่อตรวจสอบว่าสัญญาณจากเซลล์ประสาท EP3 ถูกส่งไปที่ใด นักวิทยาศาสตร์จึงตรวจดูเส้นใยประสาทของเซลล์ประสาท EP3 ในบริเวณพรีออปติก จากการศึกษาพบว่าเส้นใยประสาทกระจายตัวไปทั่ว สมองโดยเฉพาะอย่างยิ่งในไฮโปทาลามัสในหอพัก (DMH) ซึ่งทำหน้าที่กระตุ้นการทำงานของระบบประสาทซิมพาเทติก กรดแกมมา-อะมิโนบิวทีริก (GABA) ซึ่งเป็นสารยับยั้งการกระตุ้นเซลล์ประสาทที่มีศักยภาพ เป็นโมเลกุลที่เซลล์ประสาท EP3 ใช้สำหรับการถ่ายโอนสัญญาณไปยัง DMH ตามการตรวจสอบของพวกเขา
นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของเซลล์ประสาท EP3 โดยใช้วิธีการเคมีบำบัด เพื่อให้เข้าใจการทำงานของเซลล์ประสาทเหล่านี้ในการควบคุมอุณหภูมิได้ดีขึ้น พวกเขาค้นพบว่าอุณหภูมิของร่างกายที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากการระงับการทำงานของเซลล์ประสาทในขณะที่อุณหภูมิลดลงเป็นผลมาจากการเปิดใช้งานพวกมัน
ผลการศึกษานี้ร่วมกันแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาท EP3 ในบริเวณสายตาก่อนมีความจำเป็นในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย เนื่องจากพวกมันปล่อย GABA เพื่อสื่อสารสัญญาณการยับยั้งไปยังเซลล์ประสาท DMH ซึ่งควบคุมการตอบสนองที่เห็นอกเห็นใจ
ศาสตราจารย์คาซูฮิโระ นากามูระ จากมหาวิทยาลัยนาโกย่ากล่าวว่า “บางทีเซลล์ประสาท EP3 ในพื้นที่สายตาเอียงสามารถควบคุมความแรงของสัญญาณได้อย่างแม่นยำเพื่อปรับอุณหภูมิของร่างกาย”
“ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่ร้อน สัญญาณจะถูกเพิ่มเพื่อระงับสัญญาณที่แสดงความเห็นอกเห็นใจ ส่งผลให้เลือดไหลเวียนในผิวหนังเพิ่มขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการแผ่รังสีความร้อนของร่างกายเพื่อป้องกันภาวะความร้อน อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่เย็น สัญญาณจะลดลงเพื่อกระตุ้นเอาต์พุตที่เห็นอกเห็นใจ ซึ่งส่งเสริมการผลิตความร้อนในเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลและอวัยวะอื่นๆ เพื่อป้องกันภาวะอุณหภูมิร่างกายลดลง นอกจากนี้ ในช่วงเวลาของการติดเชื้อ PGE2 ยังทำหน้าที่ในเซลล์ประสาท EP3 เพื่อระงับกิจกรรมของพวกมัน และกระตุ้นสัญญาณแสดงความเห็นอกเห็นใจให้เกิดอาการไข้”
ผลการศึกษานี้อาจนำไปสู่การสร้างเทคโนโลยีที่ปรับเปลี่ยนอุณหภูมิของร่างกายโดยไม่ได้ตั้งใจ และมีศักยภาพในการนำไปใช้ในทางการแพทย์เฉพาะทางจำนวนมาก สิ่งที่น่าสนใจคือเทคโนโลยีนี้อาจช่วยรักษาโรคอ้วนโดยการรักษาอุณหภูมิร่างกายให้สูงขึ้นเล็กน้อยซึ่งกระตุ้นให้เกิดการเผาผลาญไขมัน
ศาสตราจารย์นากามูระ กล่าวว่า, “ยิ่งไปกว่านั้น เทคโนโลยีนี้ยังอาจนำไปสู่กลยุทธ์ใหม่เพื่อความอยู่รอดของผู้คนในสภาพแวดล้อมที่ร้อนขึ้นทั่วโลก ซึ่งกำลังกลายเป็นปัญหาร้ายแรงทั่วโลก”
การอ้างอิงวารสาร:
- โยชิโกะ นากามูระ, ทาคากิ ยาฮิโระ และคณะ Prostaglandin EP3 ที่แสดงออกเซลล์ประสาท preoptic ควบคุมอุณหภูมิของร่างกายแบบสองทิศทางผ่านการส่งสัญญาณ GABAergic โทนิค วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า. ดอย: 10.1126/sciadv.add5463
