世界资讯：破解灵长类动物冬眠的体温调解机制

• 2022-12-25 10:16:37 来源：科普时报

刁雯蕙 科普时报记者 刘传书

中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所（深港脑科学创新研究院）王虹和戴辑团队，近日揭示下丘脑视前区（POA）在灵长类动物体温调节中的作用，灵长类对抗失温的体温保护机制，为潜在的临床转化和航天应用提供了理论和实验支撑。

【资料图】

审稿人在该研究的评价中指出，该研究对于我们理解非人灵长类和人类的体温调节将产生深远影响。期刊编辑认为，这项研究为迈向人类休眠跨出重要一步。

冬眠是一些物种为了适应极端生存环境，趋同演化出的一种周期性的生理现象。冬眠与日间休眠的动物，通过抑制机体的代谢率，达到全身水平的低体温、低能量消耗，同时这个过程也伴随基因表达、解剖结构、生理参数的剧烈变化。在冬眠过程中，动物虽然停止进食、饮水等维系生存的必要行为，但是苏醒后能够继续生存，其肌肉也不会发生萎缩。有研究表明，休眠的动物对衰老和辐射有一定的抵抗作用。

在动物界中，能自然休眠的动物并不多，灵长类动物只有狐猴能自然休眠。科学家希望破解自然休眠动物的奥秘，建立诱发休眠的技术，并在人体中实现休眠。

随着神经科学研究的进步，POA逐渐成为该领域的研究热点。此前研究表明，在转基因小鼠脑内，特异性激活POA脑区神经元，可以促使小鼠在一两个小时内降低体温至28℃，并维持10余个小时低温状态。同时，该调控还促进小鼠增加散热，降低心率和活动量。这个现象与小鼠的自然休眠有类似之处。

如果特异性激活相同脑区，是否可以在非人灵长类动物中实现定时降低体温甚至休眠？

对此，利用化学遗传学工具，以非人灵长类动物为模型，王虹和戴辑团队展开神经调控体温研究，采用无线体温遥测、自主活动定量监测、生理生化测定，以及功能核磁共振成像等技术，研究动物体温调控的系统机制。王虹和戴辑团队发现，利用化学遗传技术精准升高猕猴POA脑区的一类在进化上保守的兴奋性神经元的活性，可以促进动物降低体温。

“我们发现，非人灵长类动物对体温的变化非常敏感，这与小鼠存在显著差异。当体温降低约0.5℃的时候，非人灵长类动物已经通过加速心率、肌肉颤栗、收缩外周血管等调节形式进行自主神经机制产热，以抵抗体温降低，同时还会大幅增加运动量，通过运动产热抵御体温降低。”论文共同通讯作者王虹分析说，由此可见，非人灵长类动物有着更强的御寒能力，其体温调节机制较小鼠更加精密复杂。

为进一步了解POA调控体温的脑网络机制，王虹和戴辑团队通过功能核磁共振成像的方法评估了POA激活前后全脑水平的神经网络变化，发现化学遗传学刺激方法不仅激活了POA局部网络，也特异性激活了与温度、心率、内感相关的多个核团。通过功能连接分析等定量化方法，王虹和戴辑团队绘制了体温降低过程中全脑特异激活的神经网络。

此项研究成果近日在线发表于学术期刊《创新》。

标签： 非人灵长类动物 体温降低 灵长类动物

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