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Étude : Les seuls neurones de glucose-détection dans le cerveau évitent l'hypoglycémie sévère

Taux de sucre sanguin bas, connus sous le nom de l'hypoglycémie, peut être une situation potentiellement mortelle, particulièrement pour des gens avec du diabète de type 1 qui se fondent sur le traitement par insuline intensif pour empêcher le sucre de sang d'aller trop élevé.

Les solutions au problème peuvent venir d'une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux maintenant le sucre de sang dans le reste.

À l'université de Baylor du médicament et d'autres institutions, les chercheurs aboutis par M. Yong Xu, professeur agrégé de la pédiatrie-nutrition et de moléculaire et de biologie cellulaire chez Baylor, ont recensé un groupe de seuls neurones de glucose-détection dans le cerveau et comment elles fonctionnent ensemble pour éviter l'hypoglycémie sévère chez les souris. Leurs résultats apparaissent dans les transmissions de nature de tourillon.

Glucose-en détectant des neurones détectez les variations dans les taux de sucre sanguin et répondez rapidement en diminuant ou en augmentant leurs activités d'allumage. Cette réaction peut déclencher des changements du comportement aux taux de glucose d'augmentation. Par exemple, les animaux peuvent commencer à manger, »

la Glucose-détection des neurones peut également affecter la production des hormones telles que le glucagon qui peut directement régler la production ou la prise de glucose par les tissus périphériques. C'est un système de contrôle par retour de l'information qui maintient le reste du glucose sanguin. »

M. Yong Xu, professeur agrégé de la Pédiatrie-Nutrition et de moléculaire et de biologie cellulaire, université de Baylor de médicament

Glucose-détectant des neurones sont trouvés dans plusieurs régions du cerveau. Xu et ses collègues concentrés sur des neurones situés dans un petit endroit appelé la subdivision ventrolateral du noyau hypothalamique ventromedial (vlVMH).

Beaucoup de neurones dans cette région expriment le récepteur-alpha d'oestrogène et répondent aux variations de glucose dans le sang, mais leurs fonctionnements dans le métabolisme du glucose n'avaient pas été particulièrement vérifiés.

Une seule population des neurones

Les chercheurs ont constaté que les neurones au noyau de vlVMH des cerveaux murins ont eu de seules caractéristiques.

D'abord, Xu et ses collègues ont été étonnés que, tandis que dans d'autres subdivisions de VMH environ la moitié des neurones glucose-détectaient, dans la subdivision ventrolateral tous les neurones de récepteur-alpha d'oestrogène glucose-détectaient. « Juste ce fait rend ce groupe des neurones tout à fait seul, » Xu a dit.

Ils ont également constaté que, bien que tous les neurones dans cet endroit détectent le glucose, ils ne répondent pas aux changements du taux de glucose de la même manière. Environ la moitié des neurones « glucose-sont excitées » - leurs augmentations d'activité d'allumage quand ils détectent les taux de glucose et les diminutions élevés quand les taux de glucose sont bas.

En revanche, l'autre moitié des neurones glucose-sont empêchées - ils diminuent l'allumage quand le glucose est élevé et l'augmentent quand le glucose est inférieur.

« Nous nous sommes demandés pourquoi ces neurones ont relevé des voies opposées le même défi de glucose, » Xu avons dit.

Les chercheurs ont combiné des approches génétiques de profilage, pharmacologiques, électrophysiologiques et de CRISPR de gène-retouche pour examiner cette question. Ils ont vérifié les canaux ioniques que chaque type de neurone de glucose-détection emploie pour répondre aux taux de glucose. Les canaux ioniques sont de grandes molécules enjambant en travers des membranes cellulaires des neurones.

Les glissières règlent la circulation des ions - les atomes ou les molécules électriquement chargés - dans et hors des neurones, un procédé qui est essentiel pour réglementer des activités neuronales d'allumage.

Les chercheurs ont constaté que les neurones glucose-excités utilisent un canal ionique de KATP, mais les neurones glucose-inhibés ont utilisé un canal ionique différent Ano4 appelé.

« Le canal ionique de KATP est réputé dans notre domaine, mais le rôle du canal ionique Ano4 dans la détection de glucose n'a jamais été rapporté. Nous avons recensé un canal ionique neuf qui est important pour les neurones glucose-inhibés. »

Un effet coordonné règle le glucose sanguin

De plus, Xu et collègues ont recensé les circuits neuronaux qui sont impliqués une fois glucose-excités et les neurones glucose-inhibés répondent aux taux de glucose sanguin bas. Ils ont découvert que les circuits étaient différents - les correspondances neuronales glucose-excitées de projet de neurones vers une région du cerveau qui est différente de celle atteinte par les neurones glucose-inhibés.

Utilisant l'optogenetics, une combinaison des modifications génétiques et de la lumière pour activer les circuits neuronaux spécifiques, les chercheurs ont prouvé dans les souris que quand les neurones glucose-inhibés ont répondu aux taux de glucose bas, ils ont activé un circuit particulier, et le résultat était une augmentation de glucose sanguin.

D'autre part, quand les neurones glucose-excités ont répondu au glucose sanguin inférieur, ils ont empêché un circuit différent, mais le résultat était également une augmentation des taux de glucose sanguin.

« Quand les souris étaient hypoglycémiques, ces deux circuits ont été réglés d'une façon opposée - on a été excité tandis que l'autre était empêché - mais les résultats étaient identique, portant le glucose sanguin aux niveaux normaux, » Xu a dit. « Ceci forme un système de contrôle par retour de l'information parfait pour régler des taux de glucose sanguin. »

Intéressant, tous les neurones dans ce groupe important expriment le récepteur-alpha d'oestrogène, un médiateur réputé de l'hormone ovarienne, oestrogène. À l'avenir, Xu et collègues veulent vérifier si l'oestrogène joue un rôle dans le procédé de glucose-détection et s'il y a des différences entre les sexes dans les fonctionnements de ces neurones sur le reste de glucose.

Source:
Journal reference:

He, Y., et al. (2020) Estrogen receptor-α expressing neurons in the ventrolateral VMH regulate glucose balance. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-15982-7.