Un estudio identifica neuronas clave que mantienen la temperatura corporal normal en los mamíferos

Un grupo de investigación de la Universidad de Nagoya en Japón ha informado que un grupo de neuronas, llamadas neuronas EP3, en el área preóptica del cerebro, desempeña un papel clave en la regulación de la temperatura corporal en los mamíferos. El hallazgo podría allanar el camino para el desarrollo de una tecnología que ajuste artificialmente la temperatura corporal para ayudar a tratar el golpe de calor, la hipotermia e incluso la obesidad. El nuevo estudio fue publicado en la revista Avances de la ciencia.

La temperatura corporal en humanos y muchos otros mamíferos se regula a unos 37 °C (98,6 °F), lo que optimiza todas las funciones reguladoras. Cuando la temperatura corporal se desvía notablemente del rango normal, las funciones se ven afectadas, lo que podría provocar un golpe de calor, hipotermia y, en el peor de los casos, la muerte. Sin embargo, estas condiciones pueden tratarse si la temperatura corporal puede ajustarse artificialmente al rango normal.

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 emite un comando para elevar la temperatura corporal para luchar contra virus, bacterias y otros organismos que causan enfermedades.

Sin embargo, todavía no está claro exactamente qué neuronas en el área preóptica liberan comandos para aumentar o disminuir la temperatura corporal. Para identificar tales neuronas, el profesor Kazuhiro Nakamura, el profesor Yoshiko Nakamura y sus colegas de la Universidad de Nagoya, en colaboración con el profesor Hiroyuki Hioki de la Universidad Juntendo, realizaron un estudio con ratas. Se centraron en las neuronas EP3 en el área preóptica, que expresan los receptores EP3 de PGE.₂e investigó la función para regular la temperatura corporal.

El profesor Nakamura y sus colegas primero investigaron cómo varía la actividad de las neuronas EP3 en el área preóptica en respuesta a los cambios en la temperatura ambiente. Una temperatura ambiental confortable para las ratas es de unos 28°C. Durante dos horas, los investigadores expusieron a las ratas a temperaturas frías (4 °C), ambientales (24 °C) y calientes (36 °C). Los resultados mostraron que la exposición a 36 °C activó las neuronas EP3, mientras que la exposición a 4 °C y 24 °C no lo hizo.

Luego, el grupo observó las fibras nerviosas de las neuronas EP3 en el área preóptica para identificar dónde se transmiten las señales de las neuronas EP3. La observación reveló que las fibras nerviosas se distribuyen en varias regiones del cerebro, particularmente en el hipotálamo dorsomedial (DMH), que activa el sistema nervioso simpático. Su análisis también mostró que la sustancia que utilizan las neuronas EP3 para la transmisión de señales a DMH es el ácido gamma-aminobutírico (GABA), un importante inhibidor de la excitación neuronal.

Para seguir investigando 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 conducía a una disminución de la temperatura corporal, mientras que la supresión de su actividad conducía a su aumento.

En conjunto, este estudio mostró que las neuronas EP3 en el área preóptica juegan un papel clave en la regulación de la temperatura corporal al liberar GABA para enviar señales inhibidoras a las neuronas DMH para controlar las respuestas simpáticas. «Probablemente, las neuronas EP3 en el área preóptica puedan regular con precisión la intensidad de la señal para ajustar la temperatura corporal», dijo el profesor Nakamura, autor principal del estudio.

«Por ejemplo, en un ambiente cálido, las señales aumentan para suprimir las salidas simpáticas, lo que da como resultado un aumento del flujo sanguíneo en la piel para facilitar la radiación del calor del cuerpo y prevenir el golpe de calor. Sin embargo, en un ambiente frío, las señales se reducen para activar salidas simpáticas, que promueven la producción de calor en el tejido adiposo pardo y otros órganos para prevenir la hipotermia.Además, en el momento de la infección, PGE₂ actúa sobre las neuronas EP3 para suprimir su actividad, lo que resulta en la activación de salidas simpáticas para desarrollar fiebre».

Los hallazgos de este estudio podrían allanar el camino para el desarrollo de una tecnología que ajuste artificialmente la temperatura corporal, que se puede aplicar a una amplia gama de campos médicos. Curiosamente, esta tecnología puede ser útil en el tratamiento de la obesidad, al mantener la temperatura corporal ligeramente más alta de lo normal para promover la quema de grasa.

«Además de eso, esta tecnología podría dar lugar a nuevas estrategias para la supervivencia de las personas en entornos globales más cálidos, que se están convirtiendo en un problema mundial grave», dijo el profesor Nakamura.

«Las neuronas preópticas que expresan el receptor de prostaglandina EP3 controlan bidireccionalmente la temperatura corporal a través de la señalización tónica GABAérgica» se publica en Avances de la ciencia el 23 de diciembre de 2022.