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Estudo: Os neurônios dedetecção originais no cérebro impedem a hipoglicemia severa

O baixo açúcar no sangue nivela, sabido como a hipoglicemia, pode ser uma situação risco de vida, especialmente para os povos com tipo - 1 diabetes que confiam na terapia intensiva da insulina para impedir que o açúcar no sangue vá demasiado altamente.

As soluções a este problema podem vir de uma compreensão melhor dos mecanismos básicos que mantêm o açúcar no sangue no balanço.

Na faculdade de Baylor da medicina e as outras instituições, os pesquisadores conduzidos pelo Dr. Yong Xu, professor adjunto da pediatria-nutrição e da biologia molecular e celular em Baylor, identificaram um grupo de neurônios dedetecção originais no cérebro e como trabalham junto para impedir a hipoglicemia severa nos ratos. Seus resultados aparecem nas comunicações da natureza do jornal.

Glicose-detectando os neurônios detecte flutuações em níveis do açúcar no sangue e responda ràpida diminuindo ou aumentando suas actividades do despedimento. Esta resposta pode provocar mudanças no comportamento aos níveis da glicose do aumento. Por exemplo, os animais podem começar a comer,”

Glicose-detectar os neurônios igualmente pode afectar a produção de hormonas tais como o glucagon que pode directamente regular a produção ou a tomada da glicose por tecidos periféricos. É um sistema de feedback que mantenha o balanço da glicemia.”

Dr. Yong Xu, professor adjunto da Pediatria-Nutrição e da biologia molecular e celular, faculdade de Baylor da medicina

Glicose-detectando os neurônios são encontrados em diversas regiões do cérebro. Xu e seus colegas focalizados nos neurônios posicionados em uma área pequena chamaram a subdivisão ventrolateral do núcleo hypothalamic ventromedial (vlVMH).

Muitos neurônios nesta região expressam o receptor-alfa da hormona estrogénica e respondem às flutuações da glicose no sangue, mas suas funções no metabolismo da glicose não tinham sido investigadas especificamente.

Uma população original dos neurônios

Os pesquisadores encontraram que os neurônios no núcleo do vlVMH de cérebros murine tiveram características originais.

Primeiramente, Xu e seus colegas foram surpreendidos que, quando em outras subdivisões de VMH sobre a metade dos neurônios glicose-estavam detectando, na subdivisão ventrolateral todos os neurônios do receptor-alfa da hormona estrogénica glicose-estavam detectando. “Apenas este facto faz este grupo dos neurônios bastante original,” Xu disse.

Igualmente encontraram que, embora todos os neurônios nesta área detectassem a glicose, não respondem às mudanças no nível da glicose da mesma forma. Aproximadamente a metade dos neurônios é “glicose-entusiasmado” - seus aumentos da actividade do despedimento quando detectam níveis e diminuições altos da glicose quando os níveis da glicose são baixos.

Ao contrário, a outra metade dos neurônios glicose-é inibida - diminuem o despedimento quando a glicose é alta e aumentam-no quando a glicose é baixa.

“Nós quisemos saber porque estes neurônios responderam em maneiras opostas ao mesmo desafio da glicose,” Xu dissemos.

Os pesquisadores combinaram aproximações deedição genéticas do perfilamento, as farmacológicas, as electrofisiológicas e do CRISPR para olhar nesta pergunta. Investigaram os canais do íon que cada tipo de neurônio dedetecção se usa para responder aos níveis da glicose. Os canais do íon são grandes moléculas que medem através das membranas de pilha dos neurônios.

Os canais controlam o tráfego dos íons - átomos ou moléculas electricamente cobradas - dentro e fora dos neurônios, um processo que seja crucial para regular actividades neuronal do despedimento.

Os pesquisadores encontraram que os neurônios glicose-entusiasmado usam um canal do íon de KATP, mas os neurônios glicose-inibidos usaram um canal diferente do íon chamado Ano4.

“O canal do íon de KATP é conhecido em nosso campo, mas o papel do canal do íon Ano4 na detecção da glicose foi relatado nunca. Nós identificamos um canal novo do íon que fosse importante para os neurônios glicose-inibidos.”

Um efeito coordenado regula a glicemia

Além, Xu e os colegas identificaram os circuitos neuronal que são involvidos quando os neurônios glicose-entusiasmado e glicose-inibidos respondem aos baixos níveis da glicemia. Descobriram que os circuitos eram diferentes - conexões neuronal do projecto glicose-entusiasmado dos neurônios a uma região do cérebro que fosse diferente de essa alcançada pelos neurônios glicose-inibidos.

Usando o optogenetics, uma combinação de alterações e de luz genéticas para activar circuitos neuronal específicos, os pesquisadores mostraram nos ratos que quando os neurônios glicose-inibidos responderam aos baixos níveis da glicose, activaram um circuito particular, e o resultado era um aumento da glicemia.

Por outro lado, quando os neurônios glicose-entusiasmado responderam à baixa glicemia, inibiram um circuito diferente, mas o resultado igualmente era um aumento em níveis da glicemia.

“Quando os ratos eram hypoglycemic, estes dois circuitos foram regulados em uma maneira oposta - um era entusiasmado quando o outro foi inibido - mas o resultado era o mesmo, trazendo a glicemia aos níveis normais,” Xu disse. “Isto forma um sistema de feedback perfeito para regular níveis da glicemia.”

Interessante, todos os neurônios neste grupo importante expressam o receptor-alfa da hormona estrogénica, um mediador conhecido da hormona ovariana, hormona estrogénica. No futuro, Xu e os colegas querem investigar se a hormona estrogénica joga um papel no processo dedetecção e se há umas diferenças de género nas funções destes neurônios no balanço da glicose.

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.