體溫驟降通常意味著意外。它會讓人聯想到人們掉進冰凍的池塘或在暴風雪中迷失的可怕景象。但對於一些小鼠——或者更確切地說，是研究它們科學家——來說，最近的突然降溫被證明是一件好事。
德國海德堡大學的神經科學家揚·西門子及其同事改造了體溫調節系統缺陷的小鼠，以研究身體如何維持特定的內部溫度。他們在每隻小鼠體內植入了一個分子開關，使他們能夠控制其體溫。透過給小鼠服用某種藥物，研究人員可以開啟開關；它激活了下丘腦中的一組特定神經元，小鼠的核心溫度驟降約 7 攝氏度。
“看到小鼠的體溫這樣下降，真是令人感到害怕，”西門子說，他是本週發表在《科學》雜誌上的論文的主要作者。但他和他的同事能夠引起如此巨大的變化這一事實意味著他們已經找到了體溫調節難題的核心。關於人類體溫調節的瞭解相對較少，而體溫調節是我們健康的關鍵方面。體溫升高或下降通常表示嚴重的健康問題，例如全身感染或炎症，而體溫的劇烈變化可能會致命。
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下丘腦被廣泛認為是身體如何維持設定體溫的重要組成部分，但人們對其施加多少控制或透過什麼機制知之甚少。早期的研究發現下丘腦中的一部分細胞對體溫升高有反應。這些所謂的溫敏神經元位於稱為視前區的區域內，並且顯然起著關鍵作用，西門子說，但我們不知道身體恆溫器的其他部分是如何參與其中的。
新的研究表明，溫敏神經元可以透過一種名為TRPM2的溫度敏感蛋白來監測和影響體溫。俄勒岡健康與科學大學的神經科學家肖恩·莫里森（未參與這項研究）解釋說，這些發現有力地證明了它是溫敏神經元對其周圍溫度作出反應的部分原因。“這是體溫調節領域的一項重大發現。”
此外，像西門子和他的團隊那樣控制小鼠體溫的能力，是對研究體溫調節及其相關係統的可用方法的重要補充。鳳凰城巴羅神經研究所的神經科學家安德烈·羅曼諾夫斯基說：“這真是科幻小說，太棒了。”“它正在真正改變我們的理解，併為我們提供了這些出色的工具。”
為了控制小鼠的神經元活動，研究人員使用了複雜的分子裝置組合。一種名為 Cre 重組酶的蛋白質允許表達一組稱為 DREADDs（由設計藥物專門啟用的設計受體）的蛋白質受體，這些受體增加了插入它們的神經元的活性。透過將這種 Cre–DREADD 系統插入含有 TRPM2 的細胞中，西門子及其同事能夠選擇性地僅啟用表達 TRPM2 的神經元。他們還使用了另一種 DREADD 來阻斷神經元活動，以表明關閉含有 TRPM2 的神經元會導致體溫升高。
羅曼諾夫斯基解釋說，體溫調節已被證明難以研究，部分原因是其背後的系統定義不明確，身體內有許多不同的部分相互作用。他和許多其他研究人員認為，體溫調節不是透過一個集中的系統發生的，而是“作為控制系統的聯合體”。
西門子及其同事尚未提出一種機制來解釋 TRPM2 如何觸發小鼠體內熱量的散失。莫里森指出，這將是闡明 TRPM2 在體溫調節中作用的關鍵一步。科學家還必須在其他動物身上驗證這些發現，然後才能開始確定該蛋白質在人類中的功能是否相似，莫里森補充說。在小鼠中存在但在大鼠中不存在的體溫調節機制有很多例子。
由於西門子及其同事觀察到 TRPM2 僅在高溫下被啟用，他們懷疑它可能起到一種緊急制動的作用，以阻止發燒過高。但該生理學尚未完全闡明，羅曼諾夫斯基對報告的資料是否完全支援這種作用表示懷疑。然而，如果事實證明是這樣，莫里森指出，看看無法控制的發燒是否可能部分是由 TRPM2 功能的變化驅動的，這將很有趣。
這裡使用的按需改變體溫的技術最終可能有助於科學家研究和治療人類疾病。莫里森表示，調節體溫與新陳代謝密切相關，這意味著這些新發現可能對控制體重和延長壽命產生影響。
西門子說，他對出於治療目的降低人體溫度的可能性感到特別興奮。例如，降低患者的體溫可以減輕心臟病發作造成的組織損傷。醫生目前使用冷液體、冰浴和特定藥物來防止神經系統拼命試圖恢復身體的核心溫度。但使用分子工具可以有效地將患者的內部恆溫器設定得稍低一些，讓他的身體相信它不需要對抗這種變化。
現在要知道這項技術如何應用於人類還為時過早，但這些工具在體溫調節和其他生理學的滑鼠模型中立即有用。“體溫調節在過去幾十年裡一直是未知的領域，”西門子說。“這只是冰山一角。”