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Sci Adv：重磅！科學(xué)家識(shí)別出維持哺乳動(dòng)物機(jī)體正常體溫的關(guān)鍵神經(jīng)元
近日，一篇發(fā)表在國際雜志Science Advances上題為“Prostaglandin EP3 receptor-expressing preoptic neurons bidirectionally control body temperature via tonic GABAergic signaling”的研究報(bào)告中，來自日本名古屋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，大腦視前區(qū)中名為EP3神經(jīng)元的一類特殊神經(jīng)元或許在調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物機(jī)體的體溫上扮演著關(guān)鍵角色，這一研究發(fā)現(xiàn)有望幫助開發(fā)出一種新技術(shù)，來通過人工調(diào)節(jié)機(jī)體體溫從而幫助治療中暑、體溫過低甚至肥胖癥。
人類和很多其它的哺乳動(dòng)物的體溫都會(huì)被調(diào)節(jié)在大約37攝氏度（98.6華氏度），這就能幫助優(yōu)化所有的調(diào)節(jié)功能，當(dāng)機(jī)體體溫明顯偏離了正常范圍時(shí)，機(jī)體的功能就會(huì)受損，從而就會(huì)導(dǎo)致中暑、體溫過低，在最糟糕的情況下還會(huì)導(dǎo)致死亡。然而，如果體溫能被人工調(diào)節(jié)到正常范圍內(nèi)，這些狀況就能被有效治療。大腦的溫度調(diào)節(jié)中心位于視前區(qū)，其是下丘腦中控制機(jī)體關(guān)鍵功能的一部分，比如，當(dāng)視前區(qū)接收到了稱之為前列腺素E（PGE2）的介導(dǎo)子的信號(hào)，該區(qū)域就會(huì)釋放一種提高體溫的命令，從而幫助抵御病毒、細(xì)菌和其它致病生物的襲擊，PGE2的產(chǎn)生能對(duì)感染產(chǎn)生反應(yīng)。
然而，目前研究人員并不清楚視前區(qū)中的哪種神經(jīng)元能釋放增加或降低機(jī)體體溫的指令。為了識(shí)別出到底是哪種神經(jīng)元，研究者Kazuhiro Nakamura等人對(duì)大鼠進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析了其視前區(qū)中EP3神經(jīng)元，該神經(jīng)元能表達(dá)PGE2的EP3受體，同時(shí)研究人員還調(diào)查了其調(diào)節(jié)機(jī)體體溫的功能。這項(xiàng)研究中，研究人員首次分析了視前區(qū)中EP3神經(jīng)元的活性是如何隨著環(huán)境溫度的改變而發(fā)生變化；大鼠所處的舒適環(huán)境溫度約為28度，在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)，研究人員將大鼠暴露于寒冷（4度）、室溫（24度）和高溫（36度）環(huán)境中，研究結(jié)果表明，暴露于36度下或能激活EP3神經(jīng)元，而暴露于4度和24度下則并不會(huì)。
隨后研究人員觀察并分析了視前區(qū)中EP3神經(jīng)元的神經(jīng)纖維，旨在識(shí)別出來自EP3神經(jīng)元的信號(hào)會(huì)在哪里傳輸，觀察結(jié)果表明，神經(jīng)纖維會(huì)被分布在多個(gè)大腦區(qū)域，尤其是下丘腦背內(nèi)側(cè)核（DMH，dorsomedial hypothalamus）區(qū)域，其能激活機(jī)體的交感神經(jīng)系統(tǒng)；分析結(jié)果還表明，EP3神經(jīng)元用來向DMH傳輸信號(hào)的物質(zhì)就是γ-氨基丁酸（GABA），其是一種神經(jīng)元興奮的主要抑制劑。為了進(jìn)一步調(diào)查EP3神經(jīng)元在溫度調(diào)節(jié)過程中的作用，研究人員利用一種化學(xué)遺傳學(xué)手段人工操控了其活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，激活該神經(jīng)元或能幫助降低體溫，而抑制其活性則會(huì)增加機(jī)體體溫。
研究者指出，視前區(qū)中的EP3神經(jīng)元能通過釋放GABA從而向DMH神經(jīng)元發(fā)送抑制信號(hào)來控制機(jī)體的交感神經(jīng)反應(yīng)，并在調(diào)節(jié)機(jī)體體溫上扮演著關(guān)鍵角色；而可能性的情況就是視前區(qū)中的EP3神經(jīng)元能精確調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)度來微調(diào)機(jī)體體溫。研究者說道，比如，在炎熱環(huán)境中，信號(hào)會(huì)被增強(qiáng)來抑制交感神經(jīng)的輸出，從而導(dǎo)致皮膚中的血流量增加，從而促進(jìn)機(jī)體熱量的輻射并預(yù)防中暑；然而，在寒冷環(huán)境中，信號(hào)會(huì)被減少來激活機(jī)體的交感神經(jīng)輸出，從而促進(jìn)棕色脂肪組織和其它器官中的熱量產(chǎn)生，來預(yù)防機(jī)體體溫過低。此外，在感染發(fā)生過程中，PGE2能對(duì)EP3神經(jīng)元施加作用來抑制其活性，從而導(dǎo)致交感神經(jīng)輸出的激活，并產(chǎn)生發(fā)熱感覺。
本文研究結(jié)果或能為開發(fā)人工調(diào)節(jié)機(jī)體體溫的新技術(shù)提供新的思路，這或許還能應(yīng)用于更為廣泛的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；有意思的是，該技術(shù)或許還能用來治療肥胖，并通過維持體溫略高于機(jī)體的正常水平來促進(jìn)脂肪燃燒；除此之外，該技術(shù)還有望幫助開發(fā)讓人們?cè)诟鼰岬娜颦h(huán)境中得以生存的新策略，而這目前是全球人群所面臨的嚴(yán)峻問題之一。綜上，本文研究結(jié)果表明，來自POAEP3R神經(jīng)元的GABA能異質(zhì)性信號(hào)或許是維持機(jī)體熱平衡的體溫和發(fā)燒的基本決定因素。
