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温度调节的中枢机制

黄禹菡蔡君婷翻译赵双平校对

关键词：褐色脂肪组织，寒战，发热，下丘脑视前区，下丘脑，

压力

摘要：维持体温平衡是中枢神经网络的一项重要功能。这需要复

杂的行为调节和自主神经系统协调，以应对环境温度的挑战或能量动

态平衡的降低，并支持免疫反应和许多行为状态。本综述概述了控制

主要热效应器的中枢神经的解剖学、神经递质和功能关系，包括：皮

肤血管收缩调节热量散失、寒战和用于产热的棕色脂肪组织。调节这

些温度效应器的核心体温调节网络由相互平行的中枢传出通路组成，

这些通路共享一个共同的外周热感觉输入。阐明中枢体温调节的神经

通路机制为探索其功能组织、阐明神经元相互作用的分子基础，以及

发现调节体温和能量稳态的新治疗方法提供了一个有用的平台。

1.简介

维持稳态是大脑最关键的功能之一，即维持内环境稳定，以支持

细胞保持最佳功能，进而支持生命本身。哺乳动物的恒温（即维持相

对恒定的核心温度，在大多数物种中约37◦C）需要许多能自主调节的

稳态变量的复杂协作。在稍低的环境温度中维持核心温度（TCORE）

需要通过棕色脂肪组织(BAT)和寒战产生更多的热量(生热作用)，这是

能量稳态的一个重要因素：即我们从饮食中摄取的能量与通过“做功”

和产热消耗的能量之间的平衡。需氧性的产热代谢会影响呼吸和酸碱

平衡。BAT产热和肌肉产热所需的更多的血流，以及调节热损失的皮

肤血流量的改变，都可能成为影响心血管稳态的重要因素。当环境温

度高于TCORE时，蒸发散热是降低体温的唯一机制，其可严重破坏水

平衡和渗透平衡。体温调节行为的执行（包括热舒适/不适和躯体运动

控制系统的复杂整合）也会影响许多稳态系统。最后，向特定的行为

状态的改变(例如，睡眠、心理应激、发热或脓毒症免疫反应、冬眠和

饥饿)代表新的稳态的形成，即向新的、更合适的TCORE水平的转变，

这些都是由温度效应器的活动所确定的。鉴于TCORE的保护作用和稳

态的维持之间有复杂的内在联系，大脑中体温调节的主要整合部位

（下丘脑的视前区，POA）与负责调节稳态的下丘脑相互接近就不足

为奇了。本文综述了控制主要温度效应器体温调节的核心中枢神经回

路和主要神经递质机制的研究现状。虽然支持本综述结论的大多数实

验数据来自小型啮齿动物，但在成人中发现的代谢活跃的BAT储存库，

以及寒战产热作用在人类寒冷防御中的突出作用表明，这一信息与人

类TCORE的中枢控制也有关。

可用反射模型反映TCORE的调节，包括作用于POA整合环路的

反馈和前馈机制(图1)。TCORE的反馈感觉信号来自内脏、肌肉、脊髓

和大脑中的温度感受器(图1)，并提供了对TCORE的综合评估。当检

测到核心组织中的温度变化时，就会以负反馈方式(如通过增加TCORE

以抑制发热和皮肤血管收缩(CVC))来激活热效应器反应，从而使

TCORE恢复到最佳范围。

主要的体温调节前馈感觉信号来自皮肤中的冷热感受器，这些感

受器受到环境温度和皮下温度的共同刺激。后者受到皮肤血流水平的

强烈影响，使核心的温暖血液与周围环境进行传导接触。刺激皮肤温

度感受器引起的反射性体温调节反应是抵御TCORE免受潜在威胁的早

期防线。为了完成这一过程，感觉刺激通过POA(图1)激活温度效应器

来引发前馈反应，就像寒冷皮肤刺激产热和CVC的情况一样。当大鼠

暴露在4℃环境中2小时，大脑温度没有改变，这一发现可解释前馈系

统的重要性。

多种非热信号可以通过影响核心温度调节网络来改变温度效应器

的活动。最后，在某些生理情况下，核心体温调节系统的大量输入平

衡点必须改变，以获得有益的、稳定的TCORE变化，例如，发热时

TCORE升高以对抗感染(图1)，或饥饿、出血或冬眠期间TCORE降低

以保存代谢资源。

传统上，中性温度是一个非常狭窄的环境温度范围，在这个温度

条件下TCORE仅通过改变CVC的交感输出即可维持。低于中性温度

时，寒冷防御机制募集(A)减少热损失的体温调节行为，(B)限制对环境

的热损失并保存体内核心的热，以及(C)产热。代谢产