محققان شناسایی منحصر به فرد گلوکز-سنجش از سلول های عصبی است که در تنظیم قند خون

قند خون پایین, سطح, شناخته شده به عنوان هیپوگلیسمی می تواند یک وضعیت تهدید کننده زندگی به خصوص برای افراد مبتلا به دیابت نوع 1 که تکیه بر فشرده درمان با انسولین برای جلوگیری از قند خون از رفتن بیش از حد بالا است. راه حل برای این مشکل ممکن است از درک بهتری از ساز و کارهای اساسی نگه داشتن قند خون در تعادل است.

در Baylor College of Medicine و نهادهای دیگر محققان به رهبری دکتر یونگ زو دانشیار طب اطفال-تغذیه و سلولی و مولکولی زیست شناسی در بیلور را شناسایی کرده اند یک گروه منحصر به فرد گلوکز-سنجش از سلول های عصبی در مغز و آنها چگونه با هم کار کنند برای جلوگیری از هیپوگلیسمی شدید در موش سوری. نتایج خود را به نظر می رسد در مجله Nature Communications.

"قند-سنجش از سلول های عصبی حس نوسانات سطح قند خون و پاسخ به سرعت در حال کاهش و یا افزایش خود را شلیک فعالیت است. این پاسخ می تواند باعث تغییر در رفتار به افزایش سطح قند خون. مثلا حیوانات ممکن است شروع به خوردن" زو گفت. "قند-سنجش از سلول های عصبی نیز می تواند تولید هورمون مانند گلوکاگون است که می تواند به طور مستقیم در تنظیم قند خون تولید یا جذب شده توسط بافت های محیطی. این یک سیستم بازخورد است که نگه می دارد تعادل قند خون است."

گلوکز-سنجش از سلول های عصبی در مناطق مختلف مغز. زو و همکاران خود را متمرکز بر روی سلول های عصبی واقع در یک منطقه کوچک به نام ventrolateral زیربخش از ventromedial هسته هیپوتالاموس (vlVMH). بسیاری از سلول های عصبی در این منطقه بیان گيرنده استروژن آلفا با پاسخ به نوسانات قند در خون اما عملکرد خود را در متابولیسم گلوکز به حال شده است به طور خاص مورد بررسی قرار گرفت.

منحصر به فرد جمعیت سلول های عصبی

محققان دریافتند که سلول های عصبی در vlVMH هسته مغز موش به حال ویژگی های منحصر به فرد.

اول زو و همکاران خود را شگفت زده شدند که در حالی که در دیگر VMH تقسیم بندی حدود نیمی از سلول های عصبی بودند گلوکز سنجش در ventrolateral زیربخش تمام گيرنده استروژن آلفا با سلول های عصبی بودند گلوکز-سنجش. "فقط این واقعیت باعث می شود این گروه از سلول های عصبی کاملا منحصر به فرد" زو گفت.

آنها همچنین دریافتند که اگر چه تمام سلول های عصبی در این منطقه حس قند آنها پاسخ نمی دهند به تغییرات سطح قند خون در راه همان است. حدود نیمی از سلول های عصبی هستند 'گلوکز-هیجان زده' - شلیک فعالیت را افزایش می دهد زمانی که آنها احساس بالا و سطح قند خون کاهش می یابد هنگامی که سطح قند خون پایین هستند. در مقابل نیمی دیگر از سلول های عصبی هستند گلوکز-مهار - کاهش آنها شلیک زمانی که قند خون بالا است و افزایش آن زمانی که قند خون پایین است.

"ما تعجب که چرا این سلول های عصبی پاسخ داد در مقابل راه به همان گلوکز چالش" زو گفت.

محققان ترکیب ژنتیکی پروفایل, دارویی, الکتروفيزيولوژيک و ژن CRISPR-روش ویرایش به نگاه به این سوال. آنها به بررسی کانال های یونی است که هر نوع قند-سنجش نورون با استفاده از پاسخ به گلوکز. کانال های یونی هستند مولکول های بزرگ پوشا در سراسر غشای سلولی از سلول های عصبی. کانال های کنترل ترافیک از یونهای - شارژ الکتریکی اتم ها یا مولکول ها در داخل و خارج از سلول های عصبی یک فرایند است که بسیار مهم است برای تنظیم عصبی شلیک فعالیت است.

محققان دریافتند که قند-هیجان های عصبی با استفاده از یک KATP کانال یون اما قند-مهار نورون های مختلف کانال یونی به نام Ano4. "به KATP کانال یونی است که به خوبی شناخته شده در این زمینه ما اما نقش Ano4 کانال یونی در قند سنجش هرگز گزارش شده است. ما را شناسایی کرده اند یک جدید کانال یونی است که مهم برای گلوکز-مهار سلول های عصبی."

هماهنگ اثر تنظیم قند خون

در ضمن زو و همکاران شناسایی مدارهای نورونی هستند که هنگامی که گلوکز-هیجان زده و گلوکز-مهار نورون پاسخ به پایین سطح گلوکز خون. آنها کشف کردند که مدارهای متفاوت بود - گلوکز-هیجان های عصبی پروژه اتصالات عصبی به مغز منطقه است که متفاوت از یک رسیده توسط گلوکز-مهار سلول های عصبی.

با استفاده از optogenetics ترکیبی از تغییرات ژنتیکی و نور برای فعال کردن خاص مدارهای نورونی محققان نشان داد در موش هایی که هنگامی که گلوکز-مهار سلول های عصبی در پاسخ به پایین سطح قند خون آنها فعال یک مدار خاص و در نتیجه افزایش قند خون است. از سوی دیگر هنگامی که گلوکز-هیجان های عصبی در پاسخ به پایین قند خون آنها مهار مختلف مدار اما نتیجه نیز افزایش سطح گلوکز خون.

"هنگامی که موش شد, کاهنده قند خون, این دو مدار را تنظیم می شد در مقابل شیوه یک هیجان زده بود در حالی که دیگر مهار شد - اما نتیجه همان بود آوردن قند خون به سطح نرمال" زو گفت. "این فرم های بازخورد کامل سیستم برای تنظیم سطح قند خون."

جالب است که تمام سلول های عصبی در این گروه مهم بیان گیرنده استروژن آلفا شناخته شده میانجی تخمدان هورمون استروژن است. در آینده زو و همکاران می خواهید برای بررسی اینکه آیا استروژن نقش مهمی در گلوکز-سنجش فرآیند و اینکه آیا وجود دارد تفاوت های جنسیتی در عملکرد این سلول های عصبی در قند تعادل است.

###

همکاران دیگر به این کار شامل Yanlin او Pingwen شو Chunmei وانگ یان Xia, Meng یو Yongjie یانگ Kaifan یو زینگ Cai, Na, Qu, Kenji Saito, جولیا وانگ Ilirjana Hyseni متیو رابرتسون Badrajee Piyarathna حداقل گائو Sohaib A. Khan, Feng Liu Rui چن Cristian Coarfa, Zhongming Zhao, Qingchun تانگ و ژنگ خورشید. نویسندگان وابسته و یک یا بیشتر از موارد زیر موسسات: Baylor College of Medicine, University of Cincinnati, دانشگاه مرکز علوم بهداشت تگزاس در سن آنتونیو و دانشگاه مرکز علوم بهداشت تگزاس در هوستون.

این کار با حمایت مالی از NIH (R01 DK114279 و R21NS108091, R01ES027544/DK111436, R01DK100697, R00DK107008 و K01 DK119471), John S. Dunn بنیاد و کلیفورد سالمند سفید گراهام وقف صندوق و USDA/CRIS (3092-5-001-059). حمایت بیشتر ارائه شده توسط انجمن دیابت آمریکا (1-17-PDF-138 و 1-15-کارشناسی-184) و انجمن قلب آمریکا جوایز (17GRNT32960003 و 19CDA34660335). تک سلولی transcriptome پروفایل انجام شد در تک سلولی ژنتیک هسته ای در متر مکعب است که بخشی از پشتیبانی شده توسط مشترک ابزار کمک مالی از NIH (S10OD018033, S10OD023469, S10OD025240) تجزيه و تحليل داده ها توسط BCM چند Omics تحليل داده ها از هسته (P01DK113954). این کار نیز تا حدی پشتیبانی شده توسط پیشگیری از سرطان و موسسه تحقیقات تگزاس (CPRIT, RP170005 و RP180734) و سرطان NCI مرکز پشتیبانی گرانت (P30CA125123).