Ovi su neuroni ključni za održavanje tjelesne temperature oko 37°C
Istraživačka skupina sa Sveučilišta Nagoya u Japanu izvijestila je da grupa neurona, nazvanih EP3 neuroni, u preoptičkom području mozga, igra ključnu ulogu u regulaciji tjelesne temperature kod sisavaca. Ovo otkriće moglo bi otvoriti put razvoju tehnologije koja umjetno prilagođava tjelesnu temperaturu, a kako bi pomogla u liječenju toplinskog udara, hipotermije, pa čak i pretilosti. Nova studija objavljena je u časopisu Science Advances.
Tjelesna temperatura kod ljudi i mnogih drugih sisavaca regulirana je na oko 37°C (98,6°F), što optimizira sve regulacijske funkcije. Kada tjelesna temperatura osjetno odstupi od normale dolazi do poremećaja funkcija, što može dovesti do toplinskog udara, hipotermije, a u najgorem slučaju i smrti. Međutim, navedena stanja mogu se liječiti ako se tjelesna temperatura može umjetno prilagoditi normalnom rasponu.
Moždani centar za regulaciju temperature nalazi se u preoptičkom području, dijelu hipotalamusa koji kontrolira vitalne funkcije tijela. Na primjer, kada preoptičko područje primi signale od posrednika zvanog prostaglandin E (PGE2), koji se proizvodi kao odgovor na infekcije, ovo područje izdaje naredbu za podizanje tjelesne temperature u borbi protiv virusa, bakterija i drugih organizama koji uzrokuju bolesti.
Međutim, još uvijek nije jasno koji točno neuroni u preoptičkom području izdaju naredbe za povećanje ili smanjenje tjelesne temperature. Kako bi identificirali takve neurone, profesor Kazuhiro Nakamura, predavač Yoshiko Nakamura i njihovi kolege sa Sveučilišta Nagoya, u suradnji s profesorom Hiroyuki Hiokijem sa Sveučilišta Juntendo, proveli su studiju na štakorima. Usredotočili su se na EP3 neurone u preoptičkom području, koji izražavaju EP3 receptore PGE2 te su istraživali funkciju regulacije tjelesne temperature.
Profesor Nakamura i njegovi kolege prvi su istražili kako aktivnost EP3 neurona u preoptičkom području varira kao odgovor na promjene temperature okoline. Ugodna temperatura okoliša za štakore je oko 28°C. Znanstvenici su dva sata izlagali štakore hladnoj (4°C), sobnoj (24°C) i vrućoj (36°C) temperaturi. Rezultati su pokazali da je izlaganje 36°C aktiviralo EP3 neurone, dok izlaganje 4°C i 24°C nije.
Grupa je zatim promatrala živčana vlakna EP3 neurona u preoptičkom području kako bi identificirala gdje se prenose signali iz EP3 neurona. Promatranjem je otkriveno da su živčana vlakna raspoređena u različite regije mozga, posebno u dorsomedijalni hipotalamus (DMH), koji aktivira simpatički živčani sustav. Njihova analiza također je pokazala da je tvar koju EP3 neuroni koriste za prijenos signala u DMH gama-aminomaslačna kiselina (GABA), glavni inhibitor neuronske ekscitacije.
Kako bi dalje istražili ulogu EP3 neurona u regulaciji temperature, znanstvenici su umjetno manipulirali njihovom aktivnošću koristeći kemogenetski pristup. Otkrili su da je aktiviranje neurona dovelo do smanjenja tjelesne temperature, dok je potiskivanje njihove aktivnosti dovelo do njezina povećanja.
Sve zajedno, ova je studija pokazala da EP3 neuroni u preoptičkom području igraju ključnu ulogu u regulaciji tjelesne temperature otpuštanjem GABA za slanje inhibicijskih signala DMH neuronima za kontrolu simpatičkih odgovora. "Vjerojatno, EP3 neuroni u preoptičkom području mogu precizno regulirati jačinu signala za fino podešavanje tjelesne temperature", rekao je prof. Nakamura, glavni autor studije.
"Na primjer, u vrućem okruženju signali se pojačavaju kako bi se potisnuli simpatički učinci, što rezultira povećanim protokom krvi u koži kako bi se olakšalo zračenje tjelesne topline te spriječio toplinski udar. Međutim, u hladnom okruženju signali se smanjuju kako bi se aktivirali simpatički učinci, koji potiču proizvodnju topline u smeđem masnom tkivu i drugim organima, kako bi se spriječila hipotermija. Nadalje, u vrijeme infekcije, PGE2 djeluje na EP3 neurone kako bi suzbio njihovu aktivnost, što rezultira aktivacijom simpatičkih učinaka za razvoj groznice."
Nalazi ove studije mogli bi otvoriti put razvoju tehnologije koja umjetno prilagođava tjelesnu temperaturu, a koja se može primijeniti na širok raspon medicinskih područja. Zanimljivo je da ova tehnologija može biti od pomoći u liječenju pretilosti, održavajući tjelesnu temperaturu malo višom od normalne kako bi se pospješilo sagorijevanje masti.
"Povrh toga, ova bi tehnologija mogla dovesti do novih strategija za preživljavanje ljudi u toplijim globalnim okruženjima, koja postaju ozbiljan svjetski problem", rekao je prof. Nakamura.
Izvor: Nagoya uni