Un estudio identifica neuronas clave que mantienen la temperatura corporal a 37°C en mamíferos

El hallazgo, publicado en la revista Science Advances, podría allanar el camino para el desarrollo de una tecnología que ajuste artificialmente la temperatura corporal y ayude a tratar los golpes de calor, la hipotermia e incluso la obesidad. El nuevo estudio se publica en la revista .

En los seres humanos y muchos otros mamíferos, la temperatura corporal se regula en torno a los 37 °C, lo que optimiza todas las funciones reguladoras, que se ven mermadas cuando la temperatura se desvía notablemente del rango normal. Esto puede ocasionar un golpe de calor, hipotermia y, en el peor de los casos, la muerte de la persona afectada. Sin embargo, estas afecciones podrían tratarse si la temperatura corporal pudiera ajustarse artificialmente a los niveles normales.

El centro de regulación de la temperatura del cerebro reside en el área preóptica, una parte del hipotálamo que controla las funciones vitales del cuerpo. Por ejemplo, cuando el área preóptica recibe señales de un mediador llamado prostaglandina E (PGE2) que se produce en respuesta a infecciones, esta área libera una orden para elevar la temperatura corporal con el fin de luchar contra virus, bacterias y otros organismos causantes de enfermedades.

Sin embargo, aún no se sabe exactamente qué neuronas del área preóptica liberan órdenes para aumentar o disminuir la temperatura corporal. Para identificar esas neuronas, los profesores Kazuhiro Nakamura y Yoshiko Nakamura, junto a sus colegas de la Universidad de Nagoya, en colaboración con el profesor Hiroyuki Hioki, de la Universidad de Juntendo, realizaron un estudio con ratas. Se centraron en las neuronas EP3 de la zona preóptica, que expresan receptores EP3 de PGE2, e investigaron la función de regulación de la temperatura corporal.

El equipo científico investigó primero cómo la actividad de las neuronas EP3 del área preóptica varía en respuesta a los cambios de temperatura ambiente. Una temperatura ambiental confortable para las ratas ronda los 28 °C. Durante dos horas, los investigadores las expusieron a temperaturas frías (4 °C), ambientales (24 °C) y calientes (36 °C). Los resultados mostraron que la exposición a 36°C activaba las neuronas EP3, mientras que la exposición a 4°C y 24°C no lo hacía.

A continuación, el grupo observó las fibras nerviosas de las neuronas EP3 en la zona preóptica para identificar dónde se transmiten las señales de las neuronas EP3. La observación reveló que las fibras nerviosas se distribuyen a varias regiones cerebrales, en particular al hipotálamo dorsomedial (DMH), que activa el sistema nervioso simpático. Su análisis también demostró que la sustancia que las neuronas EP3 utilizan para la transmisión de la señal al DMH es el ácido gamma-aminobutírico (GABA), un importante inhibidor de la excitación neuronal.

Para investigar más a fondo el papel de las neuronas EP3 en la regulación de la temperatura, los investigadores manipularon artificialmente su actividad mediante un enfoque quimiogenético. Descubrieron que la activación de las neuronas provocaba un descenso de la temperatura corporal, mientras que la supresión de su actividad provocaba su aumento.

En conjunto, este estudio demostró que las neuronas EP3 del área preóptica desempeñan un papel clave en la regulación de la temperatura corporal, al liberar GABA para enviar señales inhibitorias a las neuronas DMH con el fin de controlar las respuestas simpáticas. “Probablemente, las neuronas EP3 del área preóptica pueden regular con precisión la intensidad de la señal para ajustar la temperatura corporal”, afirma el profesor Nakamura, autor principal del estudio.

“Por ejemplo, en un ambiente caluroso, se aumentan las señales para suprimir las salidas simpáticas, lo que da lugar a un aumento de los flujos sanguíneos en la piel para facilitar la radiación del calor corporal con el fin de prevenir el golpe de calor. Sin embargo, en un ambiente frío, las señales se reducen para activar las salidas simpáticas, que promueven la producción de calor en el tejido adiposo marrón y otros órganos para prevenir la hipotermia. Además, en el momento de la infección, la PGE2 actúa sobre las neuronas EP3 para suprimir su actividad, lo que provoca la activación de las salidas simpáticas para desarrollar fiebre”, aclara.

Los hallazgos podrían resultar de gran interés para su aplicación en una amplia gama de campos médicos, incluso en el abordaje de la obesidad, ya que esta tecnología podría mantener la temperatura corporal ligeramente por encima de lo normal para favorecer la quema de grasas. “Además, podría conducir al desarrollo de nuevas estrategias para la supervivencia de las personas en entornos globales cada vez más calurosos, que se están convirtiendo en un grave problema mundial”, recuerda el profesor Nakamura.

Referencia científica:

‘Prostaglandin EP3 receptor-expressing preoptic neurons bidirectionally control body temperature via tonic GABAergic signaling‘. Science Advances, 2022.