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Estudio: Las neuronas glucosa-que detectan únicas en el cerebro previenen hipoglucemia severa

Niveles de azúcar de sangre inferiores, sabidos como la hipoglucemia, puede ser una situación peligrosa para la vida, especialmente para la gente con diabetes del tipo 1 que confía en terapia intensiva de la insulina para evitar que vaya el azúcar de sangre demasiado arriba.

Las soluciones a este problema pueden venir de una mejor comprensión de los mecanismos básicos que mantienen el azúcar de sangre balance.

En la universidad de Baylor del remedio y otras instituciones, los investigadores llevados por el Dr. Yong Xu, profesor adjunto de la pediatría-nutrición y de la biología molecular y celular en Baylor, han determinado un grupo de neuronas glucosa-que detectaban únicas en el cerebro y cómo trabajan juntas para prevenir hipoglucemia severa en ratones. Sus resultados aparecen en las comunicaciones de la naturaleza del gorrón.

Glucosa-detectando las neuronas detecte las fluctuaciones en niveles de azúcar de sangre y responda rápidamente disminuyendo o aumentando sus actividades de la despedida. Esta reacción puede accionar cambios en comportamiento a los niveles de la glucosa del aumento. Por ejemplo, los animales pueden comenzar a comer,”

Glucosa-detectar las neuronas también puede afectar a la producción de hormonas tales como glucagón que pueda regular directamente la producción o la absorción de la glucosa por los tejidos periféricos. Es un sistema de votos que mantiene el equilibrio de la glucosa en sangre.”

El Dr. Yong Xu, profesor adjunto de la Pediatría-Nutrición y de la biología molecular y celular, universidad de Baylor del remedio

Glucosa-detectando las neuronas se encuentran en varias regiones del cerebro. Xu y sus colegas centrados en las neuronas situadas en una pequeña área llamaron la subdivisión ventrolateral del núcleo hipotalámico ventromedial (vlVMH).

Muchas neuronas en esta región expresan receptor-alfa del estrógeno y responden a las fluctuaciones de la glucosa en la sangre, pero sus funciones en metabolismo de la glucosa no habían sido investigadas específicamente.

Una población única de neuronas

Los investigadores encontraron que las neuronas en el núcleo del vlVMH de cerebros murine tenían características únicas.

Primero, sorprendieron Xu y a sus colegas que, mientras que en otras subdivisiones de VMH sobre la mitad de las neuronas glucosa-detectaban, en la subdivisión ventrolateral todas las neuronas de la receptor-alfa del estrógeno glucosa-detectaban. “Apenas este hecho hace a este grupo de neuronas muy único,” Xu dijo.

También encontraron que, aunque todas las neuronas en esta área detecten la glucosa, no responden a los cambios en nivel de la glucosa de la misma manera. Alrededor la mitad de las neuronas es “glucosa-emocionada” - sus aumentos de la actividad de la despedida cuando detectan altos niveles y disminuciones de la glucosa cuando los niveles de la glucosa son inferiores.

En cambio, la otra mitad de las neuronas glucosa-se inhibe - disminuyen la despedida cuando la glucosa es alta y la aumentan cuando la glucosa es inferior.

“Nos preguntábamos porqué estas neuronas respondieron de maneras opuestas al mismo reto de la glucosa,” a Xu dijimos.

Los investigadores combinaron aproximaciones gen-que corregían del perfilado, farmacológicas, electrofisiológicas y de CRISPR genéticas para observar en esta pregunta. Investigaron los canales del ión que cada tipo de neurona glucosa-que detecta utiliza para responder a los niveles de la glucosa. Los canales del ión son moléculas grandes que atraviesan a través de las membranas celulares de neuronas.

Los canales controlan el tráfico de iones - los átomos o las moléculas eléctricamente cargados - dentro y fuera de las neuronas, un proceso que sea crucial para regular actividades neuronales de la despedida.

Los investigadores encontraron que las neuronas glucosa-emocionadas utilizan un canal del ión de KATP, pero las neuronas glucosa-inhibidas utilizaron un diverso canal del ión llamado Ano4.

“El canal del ión de KATP es bien sabido en nuestro campo, pero el papel del canal del ión Ano4 en detectar de la glucosa nunca se ha denunciado. Hemos determinado un nuevo canal del ión que es importante para las neuronas glucosa-inhibidas.”

Un efecto coordinado regula la glucosa en sangre

Además, Xu y los colegas determinaron los circuitos neuronales que están implicados cuando las neuronas glucosa-emocionadas y glucosa-inhibidas responden a los niveles inferiores de la glucosa en sangre. Descubrieron que los circuitos eran diferentes - las conexiones neuronales del proyecto glucosa-emocionado de las neuronas a una región del cerebro que es diferente de la que está alcanzada por las neuronas glucosa-inhibidas.

Usando optogenetics, una combinación de modificaciones genéticas y de la luz para activar los circuitos neuronales específicos, los investigadores mostraron en ratones que cuando las neuronas glucosa-inhibidas respondieron a los niveles inferiores de la glucosa, activaron un circuito determinado, y el resultado era un aumento de la glucosa en sangre.

Por otra parte, cuando las neuronas glucosa-emocionadas respondieron a la glucosa en sangre inferior, inhibieron un diverso circuito, pero el resultado también era un aumento en niveles de la glucosa en sangre.

“Cuando los ratones estaban hipoglicémicos, estos dos circuitos fueron regulados de una manera opuesta - uno era emocionado mientras que el otro fue inhibido - pero el resultado era lo mismo, trayendo la glucosa en sangre a los niveles normales,” Xu dijo. “Esto forma un sistema de votos perfecto para regular niveles de la glucosa en sangre.”

Interesante, todas las neuronas en este grupo importante expresan la receptor-alfa del estrógeno, mediador bien conocido de la hormona ovárica, estrógeno. En el futuro, Xu y los colegas quieren investigar si el estrógeno desempeña un papel en el proceso glucosa-que detecta y si hay diferencias de género en las funciones de estas neuronas en balance de la glucosa.

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.