İnsanlar ve diğer birçok memeli, vücut sıcaklıklarını yaklaşık 37°C'de (98.6°F) korur; bu, tüm düzenleyici süreçler için idealdir. Vücut sıcaklığı normal aralıktan fark edilir derecede saptığında işlevler tehlikeye girer; bu da sıcak çarpması, hipotermi veya en kötü senaryoda ölümle sonuçlanabilir. Ancak vücut ısısı yapay olarak normal aralığa getirilebilirse bu sorunlar çözülebilir.
Vücudun temel süreçlerini düzenleyen hipotalamusun preoptik alanı, beynin sıcaklık kontrol merkezinin bulunduğu yerdir. Örneğin, preoptik alan, enfeksiyonlara yanıt olarak oluşturulan aracı prostaglandin E'den (PGE2) sinyaller aldığında, virüslerle, mikroplarla ve diğer hastalığa neden olan organizmalarla savaşmak için sıcaklığı artırmak üzere vücuda bir sinyal gönderir.
Ancak preoptik alandaki hangi nöronların vücut ısısını artırma veya azaltma komutunu verdiği henüz belli değil.
Bir araştırma grubu Nagoya Üniversitesi Japonya'da memelilerde vücut ısısını 37°C'de tutan kritik nöronlar tespit edildi. Yaptıkları çalışmada, beynin preoptik bölgesindeki EP3 nöronları adı verilen bir grup nöronun, memelilerin vücut sıcaklığının düzenlenmesinde anahtar rol oynadığını bildirdiler.
Bilim insanları, sıçanlar üzerinde yapılan çalışmalarda ağırlıklı olarak PGE3'nin EP3 reseptörlerini eksprese eden preoptik bölgedeki EP2 nöronlarına odaklandı ve vücut ısısını düzenleme işlevini araştırdı.
Bilim insanları ilk olarak çevre sıcaklığındaki değişikliklerin preoptik bölgedeki EP3 nöronlarının ateşlenmesini nasıl etkilediğini araştırdı. Sıçanlar yaşam alanları olarak yaklaşık 28°C sıcaklığı severler. Fareler iki saat boyunca soğuk (4°C), oda (24°C) ve sıcak (36°C) koşullarına maruz bırakıldı. Bulgular, 4°C ve 24°C'ye maruz kalmanın EP3 nöronlarını aktive etmediğini, ancak 36°C'ye maruz kalmanın aktive ettiğini gösterdi.
EP3 nöronlarından gelen sinyallerin nereye iletildiğini belirlemek için bilim adamları daha sonra preoptik bölgedeki EP3 nöronlarının sinir liflerine baktılar. Çalışma sinir liflerinin tüm vücuda dağıldığını buldu. beyinÖzellikle sempatik sinir sistemi aktivasyonundan sorumlu olan dorsomedial hipotalamusta (DMH). Araştırmalarına göre, nöronal uyarımın güçlü bir inhibitörü olan gama-aminobütirik asit (GABA), EP3 nöronlarının DMH'ye sinyal aktarımı için kullandığı moleküldür.
Bilim insanları, bu nöronların sıcaklık düzenlemesindeki işlevini daha iyi anlamak için EP3 nöronlarının aktivitesini, kemogenetik bir yöntem kullanarak deneysel olarak değiştirdiler. Vücut sıcaklığının yükselmesinin nöronların aktivitesinin bastırılmasından kaynaklandığını, düşürülmesinin ise nöronların aktive edilmesinden kaynaklandığını keşfettiler.
Bu çalışmanın sonuçları birlikte, preoptik alandaki EP3 nöronlarının vücut ısısını kontrol etmek için gerekli olduğunu gösterdi çünkü sempatik tepkileri düzenleyen DMH nöronlarına engelleyici sinyalleri iletmek için GABA'yı serbest bırakıyorlar.
Nagoya Üniversitesi'nden Profesör Kazuhiro Nakamura şunları söyledi: "Muhtemelen preoptik alandaki EP3 nöronları, vücut sıcaklığına ince ayar yapmak için sinyal gücünü hassas bir şekilde düzenleyebilir."
"Örneğin, sıcak bir ortamda, sempatik çıktıları baskılamak için sinyaller artırılır, bu da sıcak çarpmasını önlemek için vücut ısısının yayılmasını kolaylaştırmak için ciltte kan akışının artmasına neden olur. Bununla birlikte, soğuk bir ortamda, hipotermiyi önlemek için kahverengi yağ dokusunda ve diğer organlarda ısı üretimini teşvik eden sempatik çıktıları aktive etmek için sinyaller azaltılır. Dahası, enfeksiyon anında PGE2, EP3 nöronları üzerinde etki göstererek onların aktivitesini bastırıyor ve ateşin oluşması için sempatik çıktıları aktive ediyor."
Bu çalışmanın sonuçları, vücut ısısını yapay olarak değiştiren ve çok sayıda tıbbi uzmanlık alanında potansiyel uygulamaları olan bir teknolojinin yaratılmasına yol açabilir. İlginç bir şekilde, bu teknoloji, yağ yakımını teşvik eden hafif yüksek vücut ısısını koruyarak obezitenin tedavisine yardımcı olabilir.
Prof.Nakamura şuraya, "Üstelik bu teknoloji, dünya çapında ciddi bir sorun haline gelen daha sıcak küresel ortamlarda insanların hayatta kalması için yeni stratejilere yol açabilir."
Dergi Referans:
- Yoshiko Nakamura, Takaki Yahiro ve diğerleri. Prostaglandin EP3 reseptörünü eksprese eden preoptik nöronlar, tonik GABAerjik sinyalleme yoluyla vücut ısısını iki yönlü olarak kontrol eder. Bilim Gelişmeler. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
