Thermoregulatory roles of preoptic area histamine H1 receptor-expressing neurons
Questo studio identifica i neuroni dell'area preottica che esprimono il recettore dell'istamina H1 come regolatori chiave che guidano gli aumenti della temperatura corporea e dell'attività fisica promuovendo al contempo il comportamento di costruzione del nido, contribuendo così ai ritmi termoregolatori quotidiani senza influenzare significativamente la febbre o le risposte acute alle temperature ambientali estreme.
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Ogni creatura vivente che mantiene una temperatura interna costante affronta un quotidiano gioco di equilibrismo. Per rimanere abbastanza calda da funzionare ma abbastanza fresca da evitare il surriscaldamento, il corpo si affida a un sofisticato centro di controllo nel cervello chiamato area preottica. Questa regione agisce come un termostato, confrontando costantemente la temperatura corporea attuale con un punto di riferimento prestabilito e impartendo comandi per generare calore o rilasciarlo. Questi comandi innescano sia cambiamenti fisiologici automatici, come il brivido o l'allargamento dei voli sanguigni, sia comportamenti motivati, come cercare un punto soleggiato o costruire un nido. Sebbene gli scienziati sappiano da tempo che la sostanza chimica cerebrale istamina gioca un ruolo nel mantenerci svegli e allerta, la sua funzione specifica in questa rete di controllo della temperatura è rimasta un mistero. Comprendere come il cervello decida quando aumentare il calore è cruciale, non solo per comprendere la biologia di base, ma anche per afferrare come il corpo gestisce l'energia e risponde all'ambiente.
Un team di ricercatori presso i National Institutes of Health ha ora identificato un gruppo specifico di cellule nervose nell'area preottica che funge da interruttore dedicato per innalzare la temperatura corporea. Queste cellule, che possiedono recettori per l'istamina, sono risultate distinte da altri neuroni noti per la regolazione della temperatura. Quando i ricercatori hanno attivato queste cellule specifiche nei topi, gli animali hanno visto aumentare la temperatura corporea e sono diventati più attivi fisicamente. Questo aumento del calore non era un semplice effetto collaterale del movimento dei topi, poiché la spesa energetica aumentava anche quando i topi erano a riposo, suggerendo che queste cellule ordinino direttamente al corpo di produrre calore. L'effetto è stato robusto e duraturo, con le temperature corporee che sono rimaste elevate per ore dopo che la stimolazione iniziale era cessata, indicando che queste cellule innescano una cascata di eventi che sostiene la produzione di calore molto tempo dopo che il segnale iniziale è svanito.
I ricercatori hanno inoltre scoperto che queste cellule sono più attive durante la notte, il periodo in cui i topi sono naturalmente svegli e le loro temperature corporee sono più alte. Silenziando temporaneamente queste cellule, gli scienziati hanno osservato che i topi non riuscivano a raggiungere il loro consueto picco di temperatura notturno, nonostante i loro livelli di attività rimanessero normali. Ciò suggerisce che questi neuroni siano essenziali per mantenere la temperatura corporea più elevata associata alla fase attiva della giornata. Interessantemente, le cellule non sembravano essere necessarie per la termogenesi da difesa dal freddo acuto, né erano necessarie per la risposta del corpo alla febbre o allo stress derivante dalla manipolazione, implicando che il loro ruolo primario sia nel ritmo quotidiano della regolazione della temperatura piuttosto che nei meccanismi di difesa d'emergenza.
Oltre alla generazione di calore interno, questi neuroni guidano anche un comportamento di sopravvivenza specifico: la costruzione del nido. Quando le cellule venivano attivate, i topi costruivano nidi anche in ambienti caldi dove normalmente ignorerebbero il materiale per il nido. Al contrario, quando le cellule venivano silenziate, i topi costruivano significativamente meno nidi in condizioni di freddo. Questo indica un doppio ruolo per queste cellule: esse non solo accendono la fornace interna, ma motivano anche l'animale a creare un rifugio caldo. Lo studio ha tracciato le connessioni di queste cellule e ha scoperto che inviano segnali a diverse altre regioni cerebrali, incluse le aree che controllano il tessuto adiposo bruno responsabile del consumo di energia per generare calore. Questa rete permette al cervello di coordinare sia la produzione interna di calore sia il comportamento esterno di cercare o costruire calore.
Le scoperte chiariscono come il cervello integri i segnali chimici per gestire la temperatura corporea. Mentre molti altri neuroni sensibili alla temperatura nell'area preottica lavorano per abbassare la temperatura corporea quando questa diventa troppo alta, queste cellule sensibili all'istamina sono una delle poche popolazioni dedicate ad alzarla. Sembrano funzionare come un componente chiave del ciclo quotidiano, assicurando che il corpo rimanga caldo durante le ore di attività e incoraggiando l'animale a preparare un ambiente caldo. La ricerca suggerisce che il cervello utilizzi queste cellule specifiche per mantenere una temperatura basale più alta durante il giorno, uno stato che supporta l'attività e la vigilanza, fornendo al contempo lo stimolo a cercare comfort quando l'ambiente diventa freddo.
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