Istraživačka grupa na Univerzitetu Nagoja u Japanu izvestila je da grupa neurona, nazvana EP3 neuroni, u preoptičkoj oblasti mozga igra ključnu ulogu u regulisanju telesne temperature kod sisara. Ovo otkriće moglo bi otvoriti put razvoju tehnologije koja veštački prilagođava telesnu temperaturu kako bi pomogla u lečenju toplotnog udara, hipotermije, pa čak i gojaznosti. Nova studija objavljena je u časopisu Science Advances.
Telesna temperatura kod ljudi i mnogih drugih sisara je regulisana na oko 37°C (98,6°F), što optimizuje sve regulatorne funkcije. Kada telesna temperatura primetno odstupi od normalnog opsega, funkcije su oštećene, što može dovesti do toplotnog udara, hipotermije i, u najgorem slučaju, smrti. Međutim, ova stanja se mogu lečiti ako se telesna temperatura može veštački podesiti do normalnog opsega.
Centar za regulaciju temperature mozga nalazi se u preoptičkoj zoni, delu hipotalamusa koji kontroliše vitalne funkcije tela. Na primer, kada preoptička oblast primi signale od medijatora zvanog prostaglandin E (PGE 2) koji se proizvodi kao odgovor na infekcije, ova oblast oslobađa komandu za podizanje telesne temperature kako bi se borila protiv virusa, bakterija i drugih organizama koji izazivaju bolesti.
Međutim, još uvek je nejasno koji tačno neuroni u preoptičkoj oblasti oslobađaju komande za povećanje ili smanjenje telesne temperature. Da bi identifikovali takve neurone, profesor Kazuhiro Nakamura, predavač Jošiko Nakamura i njihove kolege sa Univerziteta Nagoja, u saradnji sa profesorom Hirojukijem Hiokijem sa Univerziteta Juntendo, sproveli su studiju koristeći pacove. Oni su se fokusirali na EP3 neurone u preoptičkoj oblasti, koji eksprimiraju EP3 receptore PGE 2, i istraživali funkciju za regulisanje telesne temperature.
Profesor Nakamura i njegove kolege prvo su istražili kako aktivnost EP3 neurona u preoptičkoj oblasti varira u zavisnosti od promene temperature okoline. Ugodna temperatura okoline za pacove je oko 28°C. Tokom dva sata, istraživači su pacove izlagali hladnoj (4°C), sobnoj (24°C) i vrućoj (36°C) temperaturi. Rezultati su pokazali da izlaganje 36°C aktivira EP3 neurone, dok izlaganje 4°C i 24°C ne.
Grupa je zatim posmatrala nervna vlakna EP3 neurona u preoptičkoj oblasti da bi identifikovala gde se prenose signali iz EP3 neurona. Opservacija je otkrila da su nervna vlakna raspoređena na različite regione mozga, posebno na dorzomedijalni hipotalamus (DMH), koji aktivira simpatički nervni sistem. Njihova analiza je takođe pokazala da je supstanca koju EP3 neuroni koriste za prenos signala do DMH gama-aminobuterna kiselina (GABA), glavni inhibitor neuronske ekscitacije.
Da bi dalje istražili ulogu EP3 neurona u regulaciji temperature, istraživači su veštački manipulisali njihovom aktivnošću koristeći hemogenetski pristup. Otkrili su da je aktiviranje neurona dovelo do smanjenja telesne temperature, dok je suzbijanje njihove aktivnosti dovelo do njihovog povećanja.
Uzeto zajedno, ova studija je pokazala da EP3 neuroni u preoptičkoj oblasti igraju ključnu ulogu u regulisanju telesne temperature oslobađanjem GABA za slanje inhibitornih signala DMH neuronima za kontrolu simpatičkih odgovora. „Verovatno, EP3 neuroni u preoptičkoj oblasti mogu precizno da regulišu jačinu signala za fino podešavanje telesne temperature“, rekao je prof. Nakamura, glavni autor studije.
„Na primer, u vrućem okruženju, signali se pojačavaju da potisnu simpatičke izlaze, što dovodi do povećanog protoka krvi u koži kako bi se olakšalo zračenje toplote tela kako bi se sprečio toplotni udar. Međutim, u hladnom okruženju, signali se smanjuju da bi se aktivirali simpatičkih izlaza, koji promovišu proizvodnju toplote u smeđem masnom tkivu i drugim organima kako bi se sprečila hipotermija. Štaviše, u vreme infekcije, PGE 2 deluje na EP3 neurone da potisne njihovu aktivnost, što dovodi do aktivacije simpatičkih izlaza za razvoj groznice.“
Nalazi ove studije mogli bi otvoriti put razvoju tehnologije koja veštački prilagođava telesnu temperaturu, koja se može primeniti na širok spektar medicinskih oblasti. Zanimljivo je da ova tehnologija može biti od pomoći u lečenju gojaznosti, održavajući telesnu temperaturu nešto višom od normalne kako bi se podstaklo sagorevanje masti.
„Povrh toga, ova tehnologija bi mogla da dovede do novih strategija za preživljavanje ljudi u toplijim globalnim sredinama, koje postaju ozbiljan problem širom sveta“, rekao je prof. Nakamura.
