نورون‌های پیش‌اپتیک و نقش کلیدی در تنظیم دمای بدن پستانداران
به گزارش سیناپرس همدان، یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه ناگویا در ژاپن گزارش داده است که گروهی از نورون‌ها به نام نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک مغز نقش کلیدی در تنظیم دمای بدن پستانداران دارند. این یافته می تواند راه را برای توسعه فناوری هموار کند که به طور مصنوعی دمای بدن را برای کمک به درمان گرمازدگی، هیپوترمی و حتی چاقی تنظیم می کند.
دمای بدن انسان و بسیاری از پستانداران دیگر در حدود 37 درجه سانتیگراد (98.6 درجه فارنهایت) تنظیم می شود که همه عملکردهای تنظیمی را بهینه می کند. هنگامی که دمای بدن آنها به طور قابل توجهی از محدوده طبیعی منحرف می شود، عملکرد آنها مختل می شود که می تواند منجر به گرمازدگی، هیپوترمی و در بدترین حالت مرگ شود. با این حال، اگر بتوان دمای بدن را به طور مصنوعی در محدوده طبیعی تنظیم کرد، ممکن است این شرایط را درمان کرد.
مرکز تنظیم دمای مغز در ناحیه پیش‌اپتیک، بخشی از هیپوتالاموس که عملکردهای حیاتی بدن را کنترل می‌کند، قرار دارد. به عنوان مثال، هنگامی که ناحیه پیش‌اپتیک سیگنال‌هایی را از واسطه‌ای به نام پروستاگلاندین E (PGE2) دریافت می‌کند که در پاسخ به عفونت‌ها تولید می‌شود، این ناحیه فرمانی برای افزایش دمای بدن برای مبارزه با ویروس‌ها، باکتری‌ها و سایر ارگانیسم‌های بیماری‌زا صادر می‌کند.
با این حال، هنوز دقیقاً مشخص نیست که کدام نورون‌ها در ناحیه پیش‌اپتیک فرمان افزایش یا کاهش دمای بدن را آزاد می‌کنند. برای شناسایی چنین نورون‌هایی، پروفسور کازوهیرو ناکامورا، مدرس یوشیکو ناکامورا و همکارانشان در دانشگاه ناگویا با همکاری پروفسور هیرویوکی هیوکی در دانشگاه جونتندو، مطالعه‌ای را با استفاده از موش‌ها انجام دادند. آنها روی نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک، که گیرنده‌های PGE2 EP3 , را بیان می‌کنند، تمرکز کردند و عملکرد تنظیم دمای بدن را بررسی کردند.
پروفسور ناکامورا و همکارانش ابتدا بررسی کردند که چگونه فعالیت نورون های EP3 در ناحیه پیش اپتیک در پاسخ به تغییرات دمای محیط متفاوت است. دمای محیطی مناسب برای موش ها حدود 28 درجه سانتیگراد است. محققان به مدت دو ساعت موش ها را در معرض دمای سرد (4 درجه سانتیگراد)، اتاق (24 درجه سانتیگراد) و گرم (36 درجه سانتیگراد) قرار دادند. نتایج نشان داد که قرار گرفتن در معرض 36 درجه سانتی گراد نورون های EP3 را فعال می کند، در حالی که قرار گرفتن در معرض 4 درجه سانتی گراد و 24 درجه سانتی گراد این کار را انجام نداد.
سپس این گروه رشته‌های عصبی نورون‌های EP3 را در ناحیه پیش‌اپتیک مشاهده کردند تا مشخص کنند سیگنال‌های نورون‌های EP3 کجا منتقل می‌شوند. مشاهدات نشان داد که رشته های عصبی در مناطق مختلف مغز، به ویژه در هیپوتالاموس پشتی (DMH)، که سیستم عصبی سمپاتیک را فعال می کند، توزیع می شود. تجزیه و تحلیل آنها همچنین نشان داد که ماده ای که نورون های EP3 برای انتقال سیگنال به DMH استفاده می کنند گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA) است که یک مهارکننده اصلی ایجاد پیام عصبی است.
برای بررسی بیشتر نقش نورون های EP3 در تنظیم دما، محققان به طور مصنوعی فعالیت آنها را با استفاده از یک رویکرد کموژنتیک دستکاری کردند. آنها دریافتند که فعال کردن نورون ها منجر به کاهش دمای بدن می شود، در حالی که سرکوب فعالیت آنها منجر به افزایش آنها می شود.
روی هم رفته، این مطالعه نشان داد که نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک با آزاد کردن GABA برای ارسال سیگنال‌های بازدارنده به نورون‌های DMH برای کنترل پاسخ‌های سمپاتیک، نقش کلیدی در تنظیم دمای بدن دارند. پروفسور ناکامورا، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: احتمالاً نورون‌های EP3 در ناحیه پیش‌اپتیک می‌توانند قدرت سیگنال را برای تنظیم دقیق دمای بدن تنظیم کنند.
به عنوان مثال، در یک محیط گرم، سیگنال‌ها برای سرکوب خروجی‌های سمپاتیک تقویت می‌شوند و در نتیجه جریان خون در پوست افزایش می‌یابد تا تابش گرمای بدن برای جلوگیری از گرمازدگی تسهیل شود. اما در یک محیط سرد، سیگنال‌ها برای فعال شدن کاهش می‌یابند. خروجی‌های سمپاتیک، که تولید گرما را در بافت چربی قهوه‌ای و سایر اندام‌ها برای جلوگیری از هیپوترمی افزایش می‌دهند. علاوه بر این، در زمان عفونت، PGE2 روی نورون‌های EP3 برای سرکوب فعالیت آنها عمل می‌کند و در نتیجه خروجی‌های سمپاتیک برای ایجاد تب فعال می‌شود.
یافته های این مطالعه می تواند راه را برای توسعه فناوری تنظیم مصنوعی دمای بدن که می تواند در طیف گسترده ای از زمینه های پزشکی اعمال شود، هموار کند. جالب توجه است، این فناوری ممکن است در درمان چاقی مفید باشد، زیرا دمای بدن را کمی بالاتر از حد طبیعی نگه می دارد تا چربی سوزی را افزایش دهد.
پروفسور ناکامورا گفت: علاوه بر آن، این فناوری می تواند به استراتژی های جدیدی برای بقای مردم در محیط های گرمتر جهانی منجر شود که در حال تبدیل شدن به یک مشکل جدی در سراسر جهان هستند.
مطالعه جدید در مجله Science Advances منتشر شده است.
مترجم: سید سپهر ارومیهء
