Sci Adv：重磅！科学家识别出维持哺乳动物机体正常体温的关键神经元

目前研究人员并不清楚视前区（POA，preoptic area）的体温调节中心的双向控制器到底是怎样的。近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“Prostaglandin EP3 receptor-expressing preoptic neurons bidirectionally control body temperature via tonic GABAergic signaling”的研究报告中，来自日本名古屋大学等机构的科学家们通过研究发现，大脑视前区中名为EP3神经元的一类特殊神经元或许在调节哺乳动物机体的体温上扮演着关键角色，这一研究发现有望帮助开发出一种新技术，来通过人工调节机体体温从而帮助治疗中暑、体温过低甚至肥胖症。

人类和很多其它的哺乳动物的体温都会被调节在大约37摄氏度（98.6华氏度），这就能帮助优化所有的调节功能，当机体体温明显偏离了正常范围时，机体的功能就会受损，从而就会导致中暑、体温过低，在最糟糕的情况下还会导致死亡。然而，如果体温能被人工调节到正常范围内，这些状况就能被有效治疗。大脑的温度调节中心位于视前区，其是下丘脑中控制机体关键功能的一部分，比如，当视前区接收到了称之为前列腺素E（PGE2）的介导子的信号，该区域就会释放一种提高体温的命令，从而帮助抵御病毒、细菌和其它致病生物的袭击，PGE2的产生能对感染产生反应。

然而，目前研究人员并不清楚视前区中的那种神经元能释放增加或降低机体体温的指令，为了识别出到底是哪种神经元，研究者Kazuhiro Nakamura等人对大鼠进行研究，重点分析了其视前区中EP3神经元，该神经元能表达PGE2的EP3受体，同时研究人员还调查了其调节机体体温的功能。这项研究中，研究人员首次分析了视前区中EP3神经元的活性是如何随着环境温度的改变而发生变化；大鼠所处的舒适环境温度约为28度，在两个小时内，研究人员将大鼠暴露于寒冷（4度）、室温（24度）和高温（36度）环境中，研究结果表明，暴露于36度下或能激活EP3神经元，而暴露于4度和24度下则并不会。

科学家识别出维持哺乳动物机体正常体温的关键神经元。

图片来源：Science Advances (2022). DOI:10.1126/sciadv.add5463

随后研究人员观察并分析了视前区中EP3神经元的神经纤维，旨在识别出来自EP3神经元的信号会在哪里传输，观察结果表明，神经纤维会被分布在多个大脑区域，尤其是下丘脑背内侧核（DMH，dorsomedial hypothalamus）区域，其能激活机体的交感神经系统；分析结果还表明，EP3神经元用来向DMH传输信号的物质就是γ-氨基丁酸（GABA），其是一种神经元兴奋的主要抑制剂。为了进一步调查EP3神经元在温度调节过程中的作用，研究人员利用一种化学遗传学手段人工操控了其活性，结果发现，激活该神经元或能帮助降低体温，而抑制其活性则会增加机体体温。

研究者指出，视前区中的EP3神经元能通过释放GABA从而向DMH神经元发送抑制信号来控制机体的交感神经反应，并在调节机体体温上扮演着关键角色；而可能性的情况就是视前区中的EP3神经元能精确调节信号强度来微调机体体温。研究者说道，比如，在炎热环境中，信号会被增强来抑制交感神经的输出，从而导致皮肤中的血流量增加，从而促进机体热量的辐射并预防中暑；然而，在寒冷环境中，信号会被减少来激活机体的交感神经输出，从而促进棕色脂肪组织和其它器官中的热量产生，来预防机体体温过低。此外，在感染发生过程中，PGE2能对EP3神经元施加作用来抑制其活性，从而导致交感神经输出的激活，并产生发热感觉。

本文研究结果或能为开发人工调节机体体温的新技术提供新的思路，这或许还能应用于更为广泛的医学领域；有意思的是，该技术或许还能用来治疗肥胖，并通过维持体温略高于机体的正常水平来促进脂肪燃烧；除此之外，该技术还有望帮助开发让人们在更热的全球环境中得以生存的新策略，而这目前是全球人群所面临的严峻问题之一。综上，本文研究结果表明，来自POAEP3R神经元的GABA能异质性信号或许是维持机体热平衡的体温和发烧的基本决定因素。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

YOSHIKO NAKAMURA,TAKAKI YAHIRO,AKIHIRO FUKUSHIMA,et al. Prostaglandin EP3 receptor-expressing preoptic neurons bidirectionally control body temperature via tonic GABAergic signaling, Science Advances (2022). DOI:10.1126/sciadv.add5463