Come i neuroni gestiscono l'aumento delle temperature corporee

I mammiferi, inclusi gli esseri umani, mantengono una Temperatura corporea stabile tra circa 36.1°C e 37.8°C. Questa temperatura può fluttuare leggermente durante la giornata. Quando qualcuno ha la febbre o sperimenta stress da caldo, la sua temperatura corporea può salire oltre 38°C. Questi aumenti possono influenzare il cervello e il corpo, dato che di solito operano a temperature simili. Temperature fino a 40°C sono generalmente tollerate bene, ma oltre 42°C possono essere dannose. Queste alte temperature possono causare danni alle cellule e potrebbero far degradare le proteine.

Per affrontare lo stress da caldo, il corpo produce proteine protettive conosciute come Proteine da shock termico. Queste proteine aiutano a riparare le proteine danneggiate quando la temperatura corporea torna a livelli normali. Tuttavia, non si sa molto su come il corpo si protegge e mantiene i neuroni attivi durante le febbri leggere.

Nei bambini piccoli dai 6 mesi ai 6 anni, una febbre moderata può a volte causare convulsioni. I bambini tra i 2 e i 5 anni sono particolarmente a rischio. Queste convulsioni di solito si verificano a causa del calore della febbre piuttosto che di infezioni. Curiosamente, tali convulsioni possono anche essere innescate da fonti di calore esterne come un bagno caldo o una stanza surriscaldata. La tendenza a queste convulsioni di solito diminuisce dopo i 5 anni, indicando che alcune meccanismi protettivi si sviluppano nel cervello man mano che i bambini crescono.

Negli studi sugli animali, in particolare con i roditori, i ricercatori hanno notato che anche gli animali giovani sono più propensi a fare convulsioni indotte dal calore, anche se questo rischio svanisce rapidamente man mano che crescono. Le convulsioni causate da calore estremo sopra i 42.5°C hanno cause biologiche diverse poiché tali temperature elevate possono causare danni cellulari.

Quando gli scienziati studiano l'attività cerebrale durante una febbre, è difficile tenere traccia dei segnali elettrici per vari motivi. Tuttavia, studi sui roditori suggeriscono che le convulsioni spesso iniziano in una regione del cervello chiamata ippocampo e poi si diffondono alla corteccia. La corteccia potrebbe giocare un ruolo chiave nel modo in cui si manifestano le convulsioni e potrebbe contenere i meccanismi che le permettono di reagire ai cambiamenti di temperatura.

#Obiettivi della ricerca

Per capire come i neuroni nel cervello rispondono a temperature elevate, i ricercatori hanno esaminato alcuni segnali elettrici di base nei NeuronI eccitatori in una regione del cervello chiamata corteccia somatosensoriale primaria. Hanno studiato i topi in diverse fasi di crescita-giovani, a metà e più grandi-per vedere come questi neuroni rispondevano quando le temperature aumentano da un normale 30°C a livelli fisiologici di 36°C e poi alla gamma della febbre di 39°C.

Inoltre, hanno studiato anche due tipi di neuroni nello striato, che è un'altra parte del cervello. Volevano vedere come questi neuroni funzionano a temperature elevate poiché non si sapeva molto sulla loro attività in tali condizioni. Questa ricerca è fondamentale perché sia gli esseri umani che gli animali possono avere la temperatura corporea elevata da sostanze come la metanfetamina, che può portare a notevoli aumenti.

#Fluttuazioni della temperatura corporea

La temperatura corporea non è un valore costante ma può cambiare in base a diversi fattori come il livello di attività o l'ambiente circostante. I ricercatori hanno misurato la temperatura corporea dei topi durante attività quotidiane e hanno osservato brevi aumenti nella gamma della febbre durante periodi di movimento aumentato. Hanno anche scoperto che l'esposizione alla luce infrarossa potrebbe elevare significativamente la temperatura corporea, portandola nella gamma della febbre per periodi prolungati.

#Come i neuroni reagiscono alla febbre

Nelle loro indagini, i ricercatori hanno utilizzato tecniche specifiche per misurare l'attività neuronale mentre le temperature aumentavano da 30°C a 39°C. Hanno preparato fette di cervello di topo e utilizzato misurazioni elettriche per analizzare come questi neuroni cambiassero la loro attività man mano che venivano riscaldati.

Con l'aumento delle temperature, hanno notato che diversi neuroni avevano risposte varie. Alcuni sono rimasti attivi, alcuni si sono fermati e altri hanno iniziato a sparare. Anche se alcuni neuroni hanno cessato l'attività, molti hanno mantenuto il loro sparare, garantendo stabilità complessiva nella funzione cerebrale. Questo sparare costante nei neuroni eccitatori si pensa sia legato alla loro composizione di canali ionici, che potrebbe aiutarli a gestire meglio gli aumenti di temperatura.

#Il ruolo dei canali TRPV

Per vedere quali fattori molecolari potrebbero aiutare i neuroni a continuare a sparare durante una febbre, i ricercatori hanno esaminato i canali nei neuroni chiamati canali vanilloidi potenziali recettori transitori. Questi canali sono sensibili ai cambiamenti di temperatura e possono permettere agli ioni di entrare nei neuroni quando sono attivati dal calore. I canali TRPV3 e TRPV4 sono particolarmente interessanti perché si attivano a temperature che rientrano nella gamma sperimentata durante febbri leggere.

Quando i ricercatori hanno indagato l'attività di questi canali nei neuroni eccitatori, hanno trovato che le correnti TRPV3 aumentavano significativamente a 39°C, che si allinea con le temperature che stavano testando. Bloccare TRPV3 ha ridotto il numero di neuroni che sono rimasti attivi durante gli aumenti di temperatura, suggerendo che TRPV3 gioca un ruolo critico nel mantenere l'attività neuronale durante le condizioni di febbre.

#Effetti dei bloccanti sull'attività neuronale

Quando sono stati usati bloccanti per inibire i canali TRPV3, i ricercatori hanno osservato una riduzione significativa nel numero di neuroni che rimanevano attivi durante le temperature febbrili. Questi stessi neuroni hanno anche mostrato meno attività complessiva quando la temperatura corporea è aumentata, indicando che i canali TRPV3 sono essenziali per la funzione neuronale durante queste condizioni di febbre.

Al contrario, bloccare TRPV4 non ha avuto lo stesso effetto, suggerendo che TRPV4 potrebbe non essere così cruciale per mantenere la stabilità neuronale durante la febbre nello stesso modo dei canali TRPV3.

#Conclusione

Questa ricerca fa luce su come i neuroni si adattano a temperature elevate durante condizioni febbrili. I neuroni eccitatori possiedono meccanismi che consentono loro di regolare la loro attività in risposta all'aumento delle temperature. Questi neuroni mantengono la loro stabilità attraverso caratteristiche uniche e composizioni di canale, in particolare coinvolgendo i canali TRPV3.

Sono necessari ulteriori studi per esplorare altri canali e meccanismi cellulari che contribuiscono a queste adattamenti. Comprendere meglio questi processi può portare a intuizioni su come gestire le condizioni legate alla febbre e migliorare i trattamenti per problemi come le convulsioni nei bambini piccoli.