Estudo identifica neurônios-chave que mantêm a temperatura corporal normal em mamíferos

Um grupo de pesquisa da Universidade de Nagoya, no Japão, relatou que um grupo de neurônios, chamados neurônios EP3, na área pré-óptica do cérebro, desempenha um papel fundamental na regulação da temperatura corporal em mamíferos. A descoberta pode abrir caminho para o desenvolvimento de uma tecnologia que ajusta artificialmente a temperatura corporal para ajudar a tratar insolação, hipotermia e até obesidade. O novo estudo foi publicado na revista Avanços da ciência.

A temperatura corporal em humanos e em muitos outros mamíferos é regulada em cerca de 37°C (98,6°F), o que otimiza todas as funções regulatórias. Quando a temperatura do corpo se desvia visivelmente da faixa normal, as funções são prejudicadas, o que pode levar a insolação, hipotermia e, no pior dos casos, morte. No entanto, essas condições podem ser tratadas se a temperatura corporal puder ser ajustada artificialmente para a faixa normal.

O centro de regulação da temperatura do cérebro reside na área pré-óptica, uma parte do hipotálamo que controla as funções vitais do corpo. Por exemplo, quando a área pré-óptica recebe sinais de um mediador chamado prostaglandina E (PGE₂) que é produzido em resposta a infecções, essa área libera um comando para elevar a temperatura do corpo para combater vírus, bactérias e outros organismos causadores de doenças.

No entanto, ainda não está claro exatamente quais neurônios na área pré-óptica liberam comandos para aumentar ou diminuir a temperatura corporal. Para identificar esses neurônios, o professor Kazuhiro Nakamura, o professor Yoshiko Nakamura e seus colegas da Universidade de Nagoya, em colaboração com o professor Hiroyuki Hioki da Universidade Juntendo, conduziram um estudo usando ratos. Eles se concentraram nos neurônios EP3 na área pré-óptica, que expressam os receptores EP3 de PGE₂e investigou a função de regulação da temperatura corporal.

O professor Nakamura e seus colegas investigaram pela primeira vez como a atividade dos neurônios EP3 na área pré-óptica varia em resposta a mudanças na temperatura ambiente. Uma temperatura ambiente confortável para ratos é de cerca de 28°C. Por duas horas, os pesquisadores expuseram os ratos a temperaturas frias (4°C), ambientes (24°C) e quentes (36°C). Os resultados mostraram que a exposição a 36°C ativou neurônios EP3, enquanto a exposição a 4°C e 24°C não.

O grupo então observou as fibras nervosas dos neurônios EP3 na área pré-óptica para identificar onde os sinais dos neurônios EP3 são transmitidos. A observação revelou que fibras nervosas são distribuídos para várias regiões do cérebro, particularmente para o hipotálamo dorsomedial (DMH), que ativa o sistema nervoso simpático. Sua análise também mostrou que a substância que os neurônios EP3 usam para a transmissão do sinal ao DMH é ácido gama-aminobutírico (GABA), um dos principais inibidores da excitação neuronal.

Para investigar melhor o papel dos neurônios EP3 na regulação da temperatura, os pesquisadores manipularam artificialmente sua atividade usando uma abordagem quimiogenética. Eles descobriram que a ativação dos neurônios levou a uma diminuição da temperatura corporal, enquanto a supressão de sua atividade levou ao seu aumento.

Em conjunto, este estudo mostrou que os neurônios EP3 na área pré-óptica desempenham um papel fundamental na regulação da temperatura corporal, liberando GABA para enviar sinais inibitórios aos neurônios DMH para controlar as respostas simpáticas. “Provavelmente, os neurônios EP3 na área pré-óptica podem regular com precisão o sinal de força para ajustar a temperatura corporal”, disse o Prof. Nakamura, principal autor do estudo.

“Por exemplo, em um ambiente quente, os sinais são aumentados para suprimir as saídas simpáticas, resultando em fluxos sanguíneos aumentados na pele para facilitar a radiação do calor do corpo para evitar insolação. No entanto, em um ambiente frio, os sinais são reduzidos para ativar saídas simpáticas, que promovem a produção de calor no tecido adiposo marrom e outros órgãos para prevenir a hipotermia. Além disso, no momento da infecção, PGE₂ atua nos neurônios EP3 para suprimir sua atividade, resultando na ativação de saídas simpáticas para desenvolver febre.”

As descobertas deste estudo podem abrir caminho para o desenvolvimento de uma tecnologia que ajusta artificialmente a temperatura corporal, que pode ser aplicada a uma ampla gama de campos médicos. Curiosamente, esta tecnologia pode ser útil no tratamento da obesidade, mantendo a temperatura corporal ligeiramente mais elevada do que o normal para promover a queima de gordura.

“Além disso, esta tecnologia pode levar a novas estratégias de sobrevivência de pessoas em ambientes globais mais quentes, que estão se tornando um sério problema mundial”, disse o Prof. Nakamura.

“Pré-óptico que expressa o receptor de prostaglandina EP3 neurônios corpo de controle bidirecional temperatura via sinalização GABAérgica tônica” é publicado em Avanços da ciência em 23 de dezembro de 2022.