Shkencëtarët nxisin gjendje të ngjashme me letargji duke përdorur stimulimin me ultratinguj të trurit

Sipas një studimi në Nature Metabolism, shkencëtarët në Universitetin e Uashingtonit në St. Teknika joinvazive mund të përdoret potencialisht në skenarë si fluturimet në hapësirë ose për pacientët me kushte të rënda shëndetësore për të ruajtur energjinë dhe nxehtësinë.

Disa gjitarë dhe zogj kanë një mënyrë të zgjuar për të ruajtur energjinë dhe nxehtësinë duke kaluar në torpor, gjatë së cilës temperatura e trupit dhe shkalla metabolike e tyre bie për t’i lejuar ata të mbijetojnë në kushte potencialisht fatale në mjedis, të tilla si i ftohti ekstrem ose mungesa e ushqimit. Ndërsa një kusht i ngjashëm u propozua për shkencëtarët që bënin fluturime në hapësirë në vitet 1960 ose për pacientët me kushte shëndetësore kërcënuese për jetën, nxitja e sigurt e një gjendjeje të tillë mbetet e pakapshme.

Hong Chen, një profesor i asociuar në Universitetin e Uashingtonit në St. Përveç miut, i cili në mënyrë të natyrshme shkon në torpor, Chen dhe ekipi i saj shkaktuan përgjumje në një mi, gjë që nuk e bën. Gjetjet e tyre, të publikuara më 25 maj në revistën Nature Metabolism, tregojnë metodën e parë joinvazive dhe të sigurt për të nxitur një gjendje të ngjashme me torporin duke synuar sistemin nervor qendror.

Chen, profesoreshë e asociuar e inxhinierisë biomjekësore në Shkollën e Inxhinierisë McKelvey dhe e onkologjisë së rrezatimit në Shkollën e Mjekësisë, dhe ekipi i saj, duke përfshirë Yaoheng (Mack) Yang, një bashkëpunëtor kërkimor postdoktoral, krijuan një dhënës ultratinguj të veshur për të stimuluar neuronet në Zona preoptike e hipotalamusit. Kur u stimuluan, minjtë treguan një rënie të temperaturës së trupit me rreth 3 gradë Celsius për rreth një orë. Përveç kësaj, metabolizmi i minjve tregoi një ndryshim nga përdorimi i karbohidrateve dhe yndyrës për energji në vetëm yndyrë, një tipar kryesor i torporit, dhe rrahjet e tyre të zemrës ranë me rreth 47%, gjatë gjithë kohës në temperaturën e dhomës.

Ekipi zbuloi gjithashtu se me rritjen e presionit akustik dhe kohëzgjatjes së ultrazërit, rritej edhe thellësia e temperaturës më të ulët të trupit dhe metabolizmi më i ngadalshëm, i njohur si hipotermia dhe hipometabolizmi i shkaktuar nga ultrazërit (UIH).

“Ne zhvilluam një kontrollues automatik të reagimit me qark të mbyllur për të arritur hipotermi dhe hipometabolizëm afatgjatë dhe të qëndrueshëm të shkaktuar nga ultratingulli duke kontrolluar daljen e ultrazërit,” tha Chen. “Kontrolluesi i reagimit me unazë të mbyllur vendosi temperaturën e dëshiruar të trupit të ishte më e ulët se 34 C, e cila më parë ishte raportuar si kritike për mpiksjen natyrale te minjtë. Ky UIH i kontrolluar nga reagimet e mbajti temperaturën e trupit të miut në 32,95 C për rreth 24 orë dhe u rikthye në temperaturën normale pasi ultratingulli ishte i fikur.”

Për të mësuar se si aktivizohet hipotermia dhe hipometabolizmi i shkaktuar nga ultrazërit, ekipi studioi dinamikën e aktivitetit të neuroneve në zonën preoptike të hipotalamusit në përgjigje të ultrazërit. Ata vunë re një rritje të vazhdueshme të aktivitetit neuronal në përgjigje të çdo pulsi me ultratinguj, i cili përputhej me ndryshimet në temperaturën e trupit tek minjtë.

“Këto gjetje zbuluan se UIH u evokua nga aktivizimi me ultratinguj i neuroneve të zonës preoptike të hipotalamusit,” tha Yang. “Zbulimi ynë se stimulimi transkranial i zonës preoptike të hipotalamusit ishte i mjaftueshëm për të nxitur UIH zbuloi rolin kritik të kësaj zone në orkestrimin e një gjendjeje të ngjashme me torporin tek minjtë.”

Chen dhe ekipi i saj gjithashtu donin të gjenin molekulën që lejonte këto neurone të aktivizoheshin me ultratinguj. Nëpërmjet sekuencës gjenetike, ata zbuluan se ultratingulli aktivizoi kanalin jonik TRPM2 në neuronet e zonës preoptike të hipotalamusit. Në një sërë eksperimentesh, ata treguan se TRPM2 është një kanal jonik i ndjeshëm ndaj ultrazërit dhe kontribuoi në induksionin e UIH.

Në miun, i cili nuk kalon natyrshëm në torpor ose letargji, ekipi dorëzoi ultratinguj në zonën preoptike të hipotalamusit dhe gjeti një ulje të temperaturës së lëkurës, veçanërisht në rajonin e indit dhjamor kafe, si dhe një rënie prej rreth 1 gradë C në thelbin. temperatura e trupit, që i ngjan torporit natyror.

Ky ekip multidisiplinar përbëhet nga Jonathan R. Brestoff, MD, PhD, një asistent profesor i patologjisë dhe imunologjisë në Shkollën e Mjekësisë; Alexxai V. Kravitz, një profesor i asociuar i psikiatrisë, i anesteziologjisë dhe i neuroshkencës në Shkollën e Mjekësisë, dhe Jianmin Cui, një profesor i inxhinierisë biomjekësore në Shkollën e Inxhinierisë McKelvey, të gjitha në Universitetin e Uashingtonit në St. Ekipi përfshin gjithashtu Michael R. Bruchas, një profesor i anesteziologjisë dhe farmakologjisë në Universitetin e Uashingtonit.

“UIH ka potencialin për të adresuar qëllimin e kërkuar prej kohësh për arritjen e induksionit joinvaziv dhe të sigurt të gjendjes si torpor, i cili është ndjekur nga komuniteti shkencor të paktën që nga vitet 1960,” tha Chen. “Stimulimi me ultratinguj ka një aftësi unike për të arritur në mënyrë joinvazive rajone të thella të trurit me saktësi të lartë hapësinore dhe kohore në trurin e kafshëve dhe njerëzve.”