日本名古屋大学解密哺乳类体温调控机制!研究结果有望开发人工调体温技术

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人类与其他许多哺乳类动物的体温约为 37°C 左右,此恒温的设定能让体内器官得以运作;且一旦体温大幅偏离正常范围时,就可能导致中暑、失温等,进而使器官功能受损,严重者则可能致死。然而,若能人工地调整体温,或许能有效治疗。

近期日本名古屋大学(Nagoya University)发表新研究指出,哺乳动物体温调节的关键在于大脑视前区(preoptic area)的 EP3 神经元。研究团队进而表示,此刊登于 Sciences Advances 的重大发现在未来有望可用于开发协助调节体温以治疗中暑、失温等技术。

体温调节中心中的 EP3 神经元为温控关键

人类的温度调节中心是位于大脑的下视丘区域的视前区,当其接受到因感染而释放的前列腺素 E2(PGE2),则会发送提高体温的指令,以对抗病毒、细菌及其他致病因子。然而,对于是哪些视前区的神经元下达此体温调节的指令,尚待研究。

为解开此大哉问,来自名古屋大学的 Kazuhiro Nakamura 教授及其团队透过大鼠实验模式,专注探讨视前区的 EP3 神经元及上头的 PGE2 受体对于体温调控的作用。

研究团队首先研究 EP3 神经元的活性如何随着环境温度变化而改变。已知大鼠生活最舒适的温度约为 28°C,而研究团队将其分别暴露在寒冷(4°C)、室温 (24°C) 和高温 (36°C) 的环境中。研究结果显示,36°C 会激活 EP3 神经元,其他两温度则无此作用。

在炎热的环境中,视前区的 EP3 神经元会持续透过 GABA 发送抑制讯号以遏阻交感神经作用,进而防止体温受到环境影响。而在寒冷的环境中,EP3 神经元则会受到抑制,交感神经路径得以被激活,进而增加热量产生,防止体内热量散失、体温过低。也因此,EP3 神经元的活性为体温调节的关键决定因素。
(图片来源:2022 Yoshiko Nakamura)

EP3 调温机制大解密

研究团队还观察了 EP3 神经元的神经纤维,以确定神经讯号的传输位置。研究结果显示,EP3 神经纤维散布于大脑的许多不同区域,以交感神经系统的下视丘背中核(dorsomedial hypothalamus , DMH)分布居多,并透过 γ-胺基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)传输神经刺激讯号。

综观来看,本研究指出 EP3 神经元透过释放 GABA 至 DMH 区域的神经元,进而发送抑制讯号以控制交感神经反应,进而防止体温受到环境影响,从而发挥调节体温的作用。

研究团队认为,本研究的发现将能为未来人工调控体温的技术铺路,并有望透过调高体温以促进燃脂以治疗肥胖症。Nakamura 还指出,有鉴于全球正面临气温升高的问题,而此技术有望为人类带来存活新策略。

延伸阅读:为何女性的药物不良反应率较高?新的小鼠研究或许有助说明

参考资料:
1. https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result-en/2022/12/20221226-01.html
2. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add5463

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