Японские ученые нашли группу нейронов в области гипоталамуса, которая играет ключевую роль в регуляции температуры тела млекопитающих. Открытие может быть полезным для разработки технологий искусственной регуляции температуры тела для лечения теплового удара, переохлаждения и даже ожирения.
Температура тела у людей и других млекопитающих поддерживается на определенном уровне, оптимальном для функционирования организма. При ее отклонении нормальная работа организма нарушается, что может привести к перегреву или переохлаждению. Однако эти состояния, даже очень тяжелые, можно было бы легко излечить, если бы ученые нашли ключ к искусственному управлению температурой тела.
Центр регуляции температуры в мозге находится в преоптической области гипоталамуса, которая контролирует и другие жизненно важные функции организма. Например, когда преоптическая область получает сигналы простагландина Е, который вырабатывается в ответ на инфекции, преоптическая область «отдает команду» на повышение температуры тела.
Однако до сих пор оставалось неизвестно, какие именно нейроны в преоптической области выполняют эту функцию. Поэтому ученые из Нагойского университета (Япония) провели исследование на крысах. Ответ на вопрос таился в нейронах EP3 в преоптической области — как оказалось, они играют ключевую роль в регулировании температуры тела, отправляя тормозные сигналы нейронам другой части гипоталамуса для контроля симпатических реакций. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
В первую очередь ученые исследовали активность нейронов EP3 при разных температурах окружающей среды. Комфортная температура для крыс составляет около 28 градусов Цельсия. В течение двух часов крыс подвергали воздействию низкой (четыре градуса Цельсия), комнатной (24 градуса) и высокой (36 градусов) температур. Как показали результаты, только высокая температура активировала нейроны EP3.
После этого авторы проследили, куда ведут нервные волокна нейронов EP3, чтобы понять, куда те передают свои сигналы. Оказалось, их отростки соединялись с различными областями мозга, в том числе с дорсомедиальным гипоталамусом (DMH), который активирует симпатическую нервную систему, регулирующую реакцию на стресс. Также исследователям удалось выяснить, что для передачи сигнала нейроны EP3 используют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) — основной тормозной нейромедиатор.
Для дальнейшего изучения роли нейронов EP3 ученые искусственно изменяли их активность с помощью методов хемогенетики. Активация нейронов приводит к снижению температуры тела, а подавление их активности — к повышению. По мнению авторов статьи, нейроны EP3 могут точно регулировать силу сигнала для настройки температуры тела. Так, в жарких условиях сигналы усиливаются, чтобы подавить симпатическую активность. Это приводит к усилению притока крови к коже, чтобы облегчить излучение тепла. В холодной среде сигналы ослабевают, чтобы активировать симпатические пути, способствующие выработке тепла для предотвращения переохлаждения.
Результаты исследования могут проложить путь к разработке технологии искусственного регулирования температуры тела, которая может применяться для лечения тепловых ударов и переохлаждений. Кроме того, технология может быть полезна при лечении ожирения, поскольку поддержание температуры тела немного выше нормальной будет способствовать сжиганию жира.