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美国金沙下载:大脑中独特的葡萄糖敏感神经元可预防严重的低血糖症

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低血糖水平(称为低血糖症)可能危及生命,特别是对于依靠强化胰岛素治疗以防止血糖过高的1型糖尿病患者而言。

解决此问题的方法可能是通过更好地了解保持血糖平衡的基本机制。

在贝勒医学院和其他机构,由贝勒儿科营养学和分子与细胞生物学副教授永勇博士领导的研究人员确定了大脑中一组独特的葡萄糖敏感神经元,以及它们如何协同工作预防小鼠严重低血糖。他们的结果发表在《自然通讯》杂志上。

葡萄糖敏感的神经元感知血糖水平的波动,并通过迅速降低或增加其放电活动作出反应。这种反应可以触发行为改变,从而增加葡萄糖水平。例如,动物可能开始进食,”

葡萄糖感应神经元还可以影响激素的产生,例如可以直接调节葡萄糖产生或周围组织摄取的胰高血糖素。这是一种可以保持血糖平衡的反馈系统。”

贝永医学院儿科营养学与分子和细胞生物学副教授徐勇博士

葡萄糖感应神经元存在于多个大脑区域。Xu和他的同事专注于位于小区域的腹侧下丘脑核(vlVMH)的腹侧细分的神经元。

该区域中的许多神经元表达雌激素受体-α,并对血液中的葡萄糖波动作出反应,但尚未具体研究其在葡萄糖代谢中的功能。

首先,Xu和他的同事感到惊讶的是,尽管在其他VMH细分中,约有一半的神经元是葡萄糖敏感的,但在腹侧细分中,所有的雌激素受体-α神经元都是葡萄糖敏感的。徐说:“这个事实使得这组神经元非常独特。”

他们还发现,尽管该区域中的所有神经元都感觉到葡萄糖,但它们对葡萄糖水平变化的反应并不相同。大约一半的神经元是“葡萄糖激发的”-当他们感觉到高葡萄糖水平时,其放电活性会增加,而当葡萄糖水平低时,其放电活性会降低。

相反,另一半的神经元被葡萄糖抑制-当葡萄糖高时,它们会降低放电,而当葡萄糖低时,它们会增加放电。

研究人员结合了基因分析,药理学,电生理学和CRISPR基因编辑方法来研究这个问题。他们研究了每种葡萄糖感应神经元用来响应葡萄糖水平的离子通道。离子通道是跨越神经元细胞膜的大分子。

这些通道控制离子(带电原子或分子)进出神经元的过程,这对调节神经元的激发活动至关重要。

研究人员发现,葡萄糖激发的神经元使用KATP离子通道,而葡萄糖抑制的神经元使用另一个称为Ano4的离子通道。

“ KATP离子通道在我们的领域中众所周知,但是Ano4离子通道在葡萄糖感测中的作用尚未见报道。我们已经发现了一个新的离子通道,它对葡萄糖抑制神经元很重要。”

协同作用调节血糖

此外,Xu及其同事还确定了葡萄糖激发和葡萄糖抑制的神经元对低血糖水平作出反应时所涉及的神经元回路。他们发现电路不同-葡萄糖激发的神经元将神经元连接投射到与葡萄糖抑制神经元所到达的大脑区域不同的大脑区域。

研究人员利用光遗传学,遗传修饰和光的结合来激活特定的神经元回路,在小鼠中发现,当葡萄糖抑制的神经元对低葡萄糖水平作出反应时,它们会激活特定的回路,结果是血糖升高。

另一方面,当葡萄糖激发的神经元对低血糖作出反应时,它们抑制了不同的回路,但结果也导致血糖水平升高。

“当小鼠降血糖时,这两个回路的调节方式相反,一个兴奋,而另一个被抑制,但是结果相同,使血糖达到正常水平。” “这形成了一个完善的反馈系统来调节血糖水平。”

有趣的是,这一重要组中的所有神经元都表达雌激素受体-α,这是卵巢激素雌激素的众所周知的介体。将来,Xu及其同事希望研究雌激素是否在葡萄糖敏感过程中发挥作用,以及这些神经元在葡萄糖平衡上的功能是否存在性别差异。

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