Люди та багато інших ссавців підтримують температуру свого тіла приблизно на рівні 37°C (98.6°F), що ідеально підходить для всіх регуляторних процесів. Функції порушуються, коли температура їх тіла помітно відхиляється від нормального діапазону, що може призвести до теплового удару, гіпотермії або, у гіршому випадку, смерті. Однак, якщо температуру тіла можна штучно привести до нормального діапазону, ці проблеми можна вирішити.
У преоптичній зоні гіпоталамуса, яка регулює основні процеси в організмі, знаходиться центр контролю температури мозку. Наприклад, преоптична область надсилає сигнал організму про підвищення температури для боротьби з вірусами, мікробами та іншими хвороботворними організмами, коли вона отримує сигнали від медіатора простагландину Е (PGE2), який утворюється у відповідь на інфекції.
Однак досі неясно, які нейрони в преоптичній області видають команду підвищити або знизити температуру тіла.
Дослідницька група при Університет Нагої в Японії виявив критичні нейрони, які підтримують температуру тіла на рівні 37°C у ссавців. У своєму дослідженні вони повідомили, що група нейронів, які називаються нейронами EP3, у преоптичній області мозку відіграють ключову роль у регуляції температури тіла ссавців.
У дослідженні щурів вчені в основному зосередилися на нейронах EP3 в преоптичній області, які експресують рецептори EP3 PGE2, і досліджували функцію регуляції температури тіла.
Вчені вперше дослідили, як коливання температури навколишнього середовища впливають на запуск нейронів EP3 у преоптичній області. Щури люблять для свого проживання температуру близько 28 °C. Мишей піддавали холоду (4°C), кімнаті (24°C) і гарячому (36°C) протягом двох годин. Результати показали, що вплив 4°C і 24°C не активує нейрони EP3, але вплив 36°C активував.
Щоб визначити, куди передаються сигнали від нейронів EP3, вчені дослідили нервові волокна нейронів EP3 у преоптичній області. Дослідження показало, що нервові волокна розосереджені по всьому мозок, особливо в дорсомедіальному гіпоталамусі (DMH), відповідальному за активацію симпатичної нервової системи. Гамма-аміномасляна кислота (ГАМК), потужний інгібітор збудження нейронів, є молекулою, яку нейрони EP3 використовують для передачі сигналу до DMH, згідно з їх дослідженням.
Вчені експериментально змінили активність нейронів EP3 за допомогою хемогенетичного методу, щоб краще зрозуміти функцію цих нейронів у регулюванні температури. Вони виявили, що підвищення температури тіла є наслідком пригнічення активності нейронів, а зниження — їх активації.
Разом результати цього дослідження продемонстрували, що нейрони EP3 у преоптичній зоні важливі для контролю температури тіла, оскільки вони вивільняють ГАМК для передачі гальмівних сигналів нейронам DMH, які регулюють симпатичні реакції.
Професор Казухіро Накамура з університету Нагоя сказав: «Ймовірно, нейрони EP3 у преоптичній області можуть точно регулювати силу сигналу для точного налаштування температури тіла».
«Наприклад, у жаркому середовищі сигнали посилюються для придушення симпатичних виходів, що призводить до посилення кровотоку в шкірі для полегшення випромінювання тепла тіла для запобігання теплового удару. Однак у холодному середовищі сигнали знижуються для активації симпатичних виходів, які сприяють виробленню тепла в коричневій жировій тканині та інших органах для запобігання гіпотермії. Крім того, під час зараження PGE2 діє на нейрони EP3, пригнічуючи їхню активність, активуючи симпатичні виходи для розвитку лихоманки».
Результати цього дослідження можуть призвести до створення технології, яка штучно змінює температуру тіла та має потенційне застосування в багатьох медичних спеціальностях. Цікаво, що ця технологія може допомогти лікувати ожиріння, підтримуючи трохи підвищену температуру тіла, що сприяє спалюванню жиру.
Професор Накамура сказав, «Крім того, ця технологія може призвести до нових стратегій виживання людей у спекотному глобальному середовищі, яке стає серйозною світовою проблемою».
Довідка з журналу:
- Йосіко Накамура, Такакі Яхіро та ін. Преоптичні нейрони, що експресують рецептор простагландину EP3, двонаправлено контролюють температуру тіла за допомогою тонічної ГАМКергічної сигналізації. Наука розвивається. DOI: 10.1126/sciadv.add5463
