Gyvūnai ir žmonės išsiugdo tam tikrą toleranciją ilgalaikiam karščiui: kūnas prisitaiko, kad išleistų šilumą, o ne ją generuotų, o metabolizmas ir širdies ir kraujagyslių sistema prisitaiko. Heidelbergo universiteto Heidelbergo medicinos fakulteto mokslininkai dabar ištyrė pagrindinius prisitaikymo mechanizmus pelių, kurios 30 dienų buvo pripratusios prie pastovios 36 °C temperatūros, smegenyse.
Jie atrado, kad specifinė šilumai jautrių nervų ląstelių grupė centrinėje smegenų srityje, pagumburyje, buvo neįprastai aktyvi ir nuolat skleidžia signalus. Dar reikia ištirti, kokius tiksliai mechanizmus šie signalai paleidžia, kad būtų išvengta perkaitimo. Tačiau kadangi gyvūnai prarado šilumos toleranciją, kai tik buvo nuslopintas šių neuronų aktyvumas, atrodo, kad jie atlieka esminį vaidmenį palaikant kūno temperatūrą, kai ji nuolat karšta.
Darbas, publikuotas žurnale Gamtos neuromokslaitai suteikia pirmą žvilgsnį į tai, kaip smegenų nervinės ląstelės keičia savo elgesį reaguodamos į ilgalaikį aukštesnės temperatūros poveikį.
Tyrimų grupei vadovauja profesorius dr. Jan Siemens, kuris tiria, kaip smegenų nervinės ląstelės jaučia temperatūrą ir reguliuoja kūno temperatūrą, reaguodamos į Heidelbergo medicinos fakulteto Farmakologijos institutą. Jis mano, kad nauji atradimai yra ypač vertingi globalinio atšilimo kontekste. „Jei norime ateityje padėti žmonėms, kurių sveikatos būklė kenčia nuo kylančios temperatūros, turėtume žinoti, kaip organizme veikia šilumos aklimatizacija ir kaip galime tai palaikyti. Mūsų rezultatai yra pirmas žingsnis šia kryptimi.”
Nepertraukiamas šaudymas iš temperatūros valdymo centro
Svarbiausia neseniai paskelbto darbo išvada yra ta, kad smegenyse yra specialus šilumai jautrių neuronų pogrupis (pagumburio preoptiniai neuronai), kuris aiškiai reaguoja į ilgalaikį karščio stresą. Skirtingai nuo panašių ląstelių šioje smegenų srityje, kelių valandų ar kelių dienų karštis jų dar nesuaktyvina. Tačiau kuo ilgiau trunka karštis, tuo aktyvesni – tiesiogine prasme „susijaudinę“ – jie tampa.
Pelės, kurios 30 dienų buvo laikomos 36 °C temperatūroje, galiausiai perdavė aktyvacijos signalus savo kaimynams labai dideliu dažniu – neuronų užtvaru iš smegenų temperatūros valdymo centro.
Atliekant bandymus su gyvūnais, tai turėjo konkretų poveikį gyvūnų atsparumui karščiui: pelės, kurios buvo pripratusios prie šios temperatūros 30 dienų, taip pat galėjo atlaikyti 39 °C karštį vidutiniškai ilgiau nei 24 valandas, kol jų kūno temperatūra nepasiekė kritinio lygio.
Kita vertus, pelės, kurios anksčiau nebuvo aklimatizuotos, aukštesnę temperatūrą galėjo atlaikyti ne ilgiau kaip šešias valandas. Po to jie nebegalėjo palaikyti savo kūno temperatūros artimos normaliai 37°C. Pelės, kurios buvo aklimatizuotos keturias dienas, galėjo atlaikyti temperatūrą 20 valandų.
Smegenų termostato dėka toleruoja šilumą
Komanda sugebėjo parodyti, kad yra priežastinis ryšys tarp lėto prisitaikymo prie šilumos ir šilumos tolerancijos, dirbtinai suaktyvindama arba išjungdama šias specialias ląsteles gyvų pelių smegenyse. Tai įmanoma dėl labai tiksliai sukurtų genetinių modifikacijų, užtikrinančių, kad būtent šios nervinės ląstelės būtų išjungtos įvedant cheminę medžiagą arba įjungiamos šviesa.
Kai mokslininkai deaktyvavo aklimatizuotų pelių pagumburio ląsteles, jos galėjo atlaikyti 39°C karštį tik dvi valandas, kol jų kūno temperatūra pakilo. Kai ląstelės buvo dirbtinai suaktyvintos, pelės, kurios nebuvo aklimatizuotos, galėjo toleruoti karštį, tačiau tik po trijų dienų dirbtinio ląstelių aktyvavimo.
„Patvirtinome eksperimentų su ląstelėmis rezultatus: atrodo, kad tai yra nervų ląstelės smegenų termostate, užtikrinančios, kad pelės ir tikriausiai kiti žinduoliai, pavyzdžiui, žmonės, priprastų prie šilumos“, – sako profesorius Siemensas.
Apsaugokite nuo karščio keliamo pavojaus sveikatai
„Nuostabu yra lėta nervinių ląstelių reakcija; pokytis visiškai išsivysto užtrunka keletą dienų. Kiti neuronų prisitaikymai vyksta daug greičiau. Tačiau biologiniu požiūriu tai logiška, nes organizmas reaguoja į trumpesnius periodus. šiluma su apsauginiais mechanizmais, tokiais kaip padidėjęs šilumos išsiskyrimas per odos kraujagysles, o žmonėms – padidėjęs prakaitavimas.
„Esant ilgalaikiam karščiui, reikalingos ir kitos strategijos, pavyzdžiui, keisti riebalų apykaitą ar širdies veiklą“, – sako biologas. „Mes ir toliau tirsime, kurie signalizacijos keliai yra suaktyvinti šiuo tikslu ir kaip ši informacija iš pagumburio pasiekia tikslinį audinį.”
Be to, „Siemens“ norėtų išnagrinėti, ar įgytas žinias galima panaudoti siekiant geriau atremti pavojų sveikatai, kurį kelia ilgas karščio laikotarpis, pavyzdžiui, kraujotakos sutrikimas.
Teikia Universitätsklinikum Heidelberg