Di lingkungan yang panas, neuron EP3 di area preoptik terus mengirimkan sinyal penghambatan dengan GABA untuk menekan aliran keluar simpatik untuk mempertahankan suhu tubuh dari panas sekitar. Di lingkungan dingin atau selama infeksi, neuron EP3 dihambat dan oleh karena itu, jalur simpatis diaktifkan untuk meningkatkan produksi panas dan menghambat kehilangan panas untuk mencegah hipotermia atau demam. Tingkat aktivitas neuron EP3 merupakan penentu penting suhu tubuh. Kredit: © 2022 Yoshiko Nakamura
Sebuah kelompok penelitian di Universitas Nagoya di Jepang telah melaporkan bahwa sekelompok neuron, yang disebut neuron EP3, di area preoptik otak memainkan peran kunci dalam mengatur suhu tubuh pada mamalia. Temuan ini dapat membuka jalan bagi pengembangan teknologi yang mengatur suhu tubuh secara artifisial untuk membantu mengobati serangan panas, hipotermia, dan bahkan obesitas. Studi baru ini diterbitkan dalam jurnal Science Advances.
Suhu tubuh pada manusia dan banyak mamalia lainnya diatur pada sekitar 37°C (98,6°F), yang mengoptimalkan semua fungsi pengaturan. Ketika suhu tubuh sangat menyimpang dari kisaran normal, fungsi terganggu, yang dapat menyebabkan serangan panas, hipotermia, dan, dalam kasus terburuk, kematian. Namun, kondisi ini dapat diobati jika suhu tubuh dapat diatur secara artifisial ke kisaran normal.
Pusat pengaturan suhu otak berada di area preoptik, bagian dari hipotalamus yang mengontrol fungsi vital tubuh. Misalnya, ketika area preoptik menerima sinyal dari mediator yang disebut prostaglandin E (PGE2) yang dihasilkan sebagai respons terhadap infeksi, area ini mengeluarkan perintah untuk menaikkan suhu tubuh untuk melawan virus, bakteri, dan organisme penyebab penyakit lainnya.
Namun, masih belum jelas neuron mana di area preoptik yang melepaskan perintah untuk menaikkan atau menurunkan suhu tubuh. Untuk mengidentifikasi neuron tersebut, Profesor Kazuhiro Nakamura, Dosen Yoshiko Nakamura, dan rekan mereka di Universitas Nagoya, bekerja sama dengan Profesor Hiroyuki Hioki di Universitas Juntendo, melakukan penelitian menggunakan tikus. Mereka berfokus pada neuron EP3 di area preoptik, yang mengekspresikan reseptor EP3 dari PGE2, dan menyelidiki fungsi untuk mengatur suhu tubuh.
Profesor Nakamura dan rekan-rekannya pertama kali menyelidiki bagaimana aktivitas neuron EP3 di area preoptik bervariasi sebagai respons terhadap perubahan suhu lingkungan. Suhu lingkungan yang nyaman untuk tikus adalah sekitar 28°C. Selama dua jam, para peneliti memaparkan tikus pada suhu dingin (4°C), ruangan (24°C) dan panas (36°C). Hasil menunjukkan bahwa paparan 36°C mengaktifkan neuron EP3, sementara paparan 4°C dan 24°C tidak.
Kelompok tersebut kemudian mengamati serabut saraf neuron EP3 di area preoptik untuk mengidentifikasi ke mana sinyal dari neuron EP3 ditransmisikan. Pengamatan mengungkapkan bahwa serabut saraf didistribusikan ke berbagai daerah otak, terutama ke hipotalamus dorsomedial (DMH), yang mengaktifkan sistem saraf simpatik. Analisis mereka juga menunjukkan bahwa zat yang digunakan neuron EP3 untuk transmisi sinyal ke DMH adalah asam gamma-aminobutyric (GABA), penghambat utama eksitasi neuron.
Untuk menyelidiki lebih lanjut peran neuron EP3 dalam pengaturan suhu, para peneliti secara artifisial memanipulasi aktivitas mereka menggunakan pendekatan kemogenetik. Mereka menemukan bahwa mengaktifkan neuron menyebabkan penurunan suhu tubuh, sedangkan menekan aktivitas mereka menyebabkan peningkatan.
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa neuron EP3 di area preoptik memainkan peran kunci dalam mengatur suhu tubuh dengan melepaskan GABA untuk mengirimkan sinyal penghambatan ke neuron DMH untuk mengontrol respons simpatik. “Mungkin, neuron EP3 di area preoptik dapat secara tepat mengatur kekuatan sinyal untuk menyempurnakan suhu tubuh,” kata Prof. Nakamura, penulis utama studi tersebut.
“Misalnya, di lingkungan yang panas, sinyal ditambah untuk menekan output simpatis, mengakibatkan peningkatan aliran darah di kulit untuk memfasilitasi radiasi panas tubuh untuk mencegah heat stroke. Namun, di lingkungan yang dingin, sinyal dikurangi untuk mengaktifkan keluaran simpatis, yang meningkatkan produksi panas dalam jaringan adiposa coklat dan organ lain untuk mencegah hipotermia. Selain itu, pada saat infeksi, PGE2 bekerja pada neuron EP3 untuk menekan aktivitasnya, mengakibatkan aktivasi keluaran simpatis untuk mengembangkan demam.”
Temuan penelitian ini dapat membuka jalan bagi pengembangan teknologi yang mengatur suhu tubuh secara artifisial, yang dapat diterapkan pada berbagai bidang medis. Menariknya, teknologi ini dapat membantu dalam pengobatan obesitas, dengan menjaga suhu tubuh sedikit lebih tinggi dari biasanya untuk meningkatkan pembakaran lemak.
“Selain itu, teknologi ini dapat mengarah pada strategi baru untuk kelangsungan hidup manusia di lingkungan global yang lebih panas, yang menjadi masalah dunia yang serius,” kata Prof. Nakamura.
“Neuron preoptik yang mengekspresikan reseptor Prostaglandin EP3 secara dua arah mengontrol suhu tubuh melalui pensinyalan GABAergic tonik” diterbitkan dalam Science Advances pada 23 Desember 2022.
Informasi lebih lanjut: Yoshiko Nakamura et al, Neuron preoptik yang mengekspresikan reseptor Prostaglandin EP3 secara dua arah mengontrol suhu tubuh melalui pensinyalan GABAergik tonik, Kemajuan Sains (2022). DOI: 10.1126/sciadv.add5463. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add5463 Disediakan oleh Universitas Nagoya
Kutipan: Studi mengidentifikasi neuron kunci yang mempertahankan suhu tubuh normal pada mamalia (2022, 23 Desember) diambil 23 Desember 2022 dari https://medicalxpress.com/news/2022-12-key-neurons-body-temperature-986f.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.