破解靈長類動物冬眠的體溫調解機制

刁雯蕙 科普時報記者 劉傳書

中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所（深港腦科學創新研究院）王虹和戴輯團隊，近日揭示下丘腦視前區（POA）在靈長類動物體溫調節中的作用，靈長類對抗失溫的體溫保護機制，為潛在的臨床轉化和航天應用提供了理論和實驗支撐。

審稿人在該研究的評價中指出，該研究對于我們理解非人靈長類和人類的體溫調節將產生深遠影響。期刊編輯認為，這項研究為邁向人類休眠跨出重要一步。

(資料圖片僅供參考)

冬眠是一些物種為了適應極端生存環境，趨同演化出的一種周期性的生理現象。冬眠與日間休眠的動物，通過抑制機體的代謝率，達到全身水平的低體溫、低能量消耗，同時這個過程也伴隨基因表達、解剖結構、生理參數的劇烈變化。在冬眠過程中，動物雖然停止進食、飲水等維系生存的必要行為，但是蘇醒后能夠繼續生存，其肌肉也不會發生萎縮。有研究表明，休眠的動物對衰老和輻射有一定的抵抗作用。

在動物界中，能自然休眠的動物并不多，靈長類動物只有狐猴能自然休眠。科學家希望破解自然休眠動物的奧秘，建立誘發休眠的技術，并在人體中實現休眠。

隨著神經科學研究的進步，POA逐漸成為該領域的研究熱點。此前研究表明，在轉基因小鼠腦內，特異性激活POA腦區神經元，可以促使小鼠在一兩個小時內降低體溫至28℃，并維持10余個小時低溫狀態。同時，該調控還促進小鼠增加散熱，降低心率和活動量。這個現象與小鼠的自然休眠有類似之處。

如果特異性激活相同腦區，是否可以在非人靈長類動物中實現定時降低體溫甚至休眠？

對此，利用化學遺傳學工具，以非人靈長類動物為模型，王虹和戴輯團隊展開神經調控體溫研究，采用無線體溫遙測、自主活動定量監測、生理生化測定，以及功能核磁共振成像等技術，研究動物體溫調控的系統機制。王虹和戴輯團隊發現，利用化學遺傳技術精準升高獼猴POA腦區的一類在進化上保守的興奮性神經元的活性，可以促進動物降低體溫。

“我們發現，非人靈長類動物對體溫的變化非常敏感，這與小鼠存在顯著差異。當體溫降低約0.5℃的時候，非人靈長類動物已經通過加速心率、肌肉顫栗、收縮外周血管等調節形式進行自主神經機制產熱，以抵抗體溫降低，同時還會大幅增加運動量，通過運動產熱抵御體溫降低。”論文共同通訊作者王虹分析說，由此可見，非人靈長類動物有著更強的御寒能力，其體溫調節機制較小鼠更加精密復雜。

為進一步了解POA調控體溫的腦網絡機制，王虹和戴輯團隊通過功能核磁共振成像的方法評估了POA激活前后全腦水平的神經網絡變化，發現化學遺傳學刺激方法不僅激活了POA局部網絡，也特異性激活了與溫度、心率、內感相關的多個核團。通過功能連接分析等定量化方法，王虹和戴輯團隊繪制了體溫降低過程中全腦特異激活的神經網絡。

此項研究成果近日在線發表于學術期刊《創新》。

標簽： 非人靈長類動物 體溫降低 體溫調節