A perifériás inzulinérzékenység és a glükóz anyagcsere idegi szabályozása -

Tárgyak
A központi CNS-helyek a glükóz-anyagcsere szabályozásában
A hipotalamusz íves magja.
A hipotalamusz ventromediális magja.
A preoptikus terület és az laterális hipotalamusz területe.
A barna zsír és az emberek aktivitása
Hormon jelátvitel az agyba és hatások a glükóz anyagcserére.
Az inzulin központi hatása szabályozza a HGP-t
Egerek és férfiak: IR jelzés az emberi agyban
Központi leptin szignál és szisztémás glükóz metabolizmus.
A hasnyálmirigy szigeteinek központi irányítása
Az elhízás megzavarja a perifériás glükóz metabolizmus központi idegrendszeri szabályozását
Jövőbeli irányok
további információ
Hozzászólások

Tárgyak

A központi idegrendszer (CNS) fontos szerepet játszik a perifériás inzulinérzékenység és a glükóz homeosztázis szabályozásában. Ezen a dinamikusan fejlődő területen végzett kutatások gyorsan haladtak azoknak a technikáknak köszönhetően, amelyek lehetővé teszik a célzott transzgenezist és a neurokeringés leképezését, amelyek meghatározták az elsődleges reakcióképes idegsejteket, a kapcsolódó molekuláris mechanizmusokat, valamint az érintett idegáramköröket és downstream folyamatokat. Itt áttekintjük azokat az agyi régiókat, idegsejteket és molekuláris mechanizmusokat, amelyek révén a központi idegrendszer szabályozza a perifériás glükóz anyagcserét, különösen a máj, a barna zsírszövet és a hasnyálmirigy működésének szabályozása révén, és kiemeljük ezen szabályozási utak lehetséges következményeit 2-es típusú cukorbetegségben és elhízottság.

A felnőtt népesség több mint egyharmada elhízott sok országban, beleértve az újonnan iparosodott államokat is, ami az elhízást globális emberi egészségügyi problémává teszi 1. Az elhízás gyakran kíséri az inzulinrezisztenciát (azt az állapotot, amikor a sejtek nem reagálnak az inzulinra) és a glükóz intoleranciát (a sejtek képtelensége a glükóz terhelés utáni eltávolítására a glükózt a véráramból), amelyek előfordulása az elhízottak számának becslése szerint előrehalad. tovább növekszik 2. Az elhízás nemcsak a 2-es típusú cukorbetegség (T2D) kialakulásában, hanem a szív- és érrendszeri megbetegedésekben, sőt bizonyos típusú rákos megbetegedésekben is fontos kockázati tényező, amelyek végső soron csökkentik a várható élettartamot 3, 4 .

Az inzulinrezisztencia és a glükóz-intolerancia a glükóz homeosztázisának károsodását eredményezi, amely állapot leírja a glükózszint stabil fenntartásának képtelenségét (euglikémia). Az euglikémia fenntartását a hormonok, például a kortizol és a glükagon kiegyensúlyozott hatása szabályozza, amelyek növelik a vércukorszintet; Az inzulin viszont az egyetlen azonosított hormon, amely képes eltávolítani a glükózt a vérből. Az inzulin az inzulinreceptorra (IR), a membránhoz kötött tirozin-kináz 5-re hat, amely csökkenti a vércukorszintet a glükózfelvétel elősegítésével, miközben elnyomja a máj glükóztermelését (HGP) (1. ábra).

Az alfa-sejteket és béta-sejteket tartalmazó Langherhans hasnyálmirigy-szigetei glükagont és inzulint választanak ki. Az inzulin és a glükagon antagonista hatást gyakorol a perifériás szervekre a vércukorszint szabályozására. Az inzulin a glükózcsökkentő hatását fejti ki a vázizomzat glükózfelvételének stimulálásával, a máj glükóztermelésének gátlásával és a lipolízis csökkentésével. Ezzel szemben a glükagon növeli a keringő glükózszintet a glükoneogenezis és a lipolízis növelésével.

Teljes méretű kép

A központi CNS-helyek a glükóz-anyagcsere szabályozásában

Az egér agyának sagittális szakaszának sematikus ábrázolása olyan kritikus agyi régiókat mutat be, amelyek szabályozzák a glükóz homeosztázisát és a perifériás inzulinérzékenységet, valamint a barna tények aktivitását. Három fő régió kiemelkedik: a terminális striaágy (BNST) magja, a hipotalamusz és a medulla. A hipotalamusz tartalmazza a preoptikus területet, a paraventrikuláris magot (PVH), az oldalsó hipotalamusz területét (LHA), a hipotalamusz ventromediális magját (VMH, ahol az SF-1-et expresszáló neuronok tartózkodnak), a hipotalamusz dorsomedialis magját (DMH), és a hipotalamusz (ARH) íves magja, ahol az AgRP/NPY és a POMC neuronok találkoznak. Az agy farokrészében a medulla olyan kulcsfontosságú területeket tartalmaz, mint a dorzális vagális komplex (DVC) és a halvány raphe mag (RPA). 3V, harmadik kamra; 4V, negyedik kamra; fx, fornix; VI, oldalsó kamra; Én, középső eminenciás.

Teljes méretű kép

Teljes méretű asztal

A hipotalamusz íves magja.

Végül, bár ezekben a vizsgálatokban a POMC idegsejtek akut aktivációja hatástalan volt a glükóz metabolizmusának befolyásolásában, meg kell jegyezni, hogy egy nemrégiben készült tanulmány arról számolt be, hogy a POMC ARH neuronok kemogenetikai aktivációja jelentősen és gyorsan (percek alatt) megnöveli az MTD hőmérsékletét különféle 24 fokos, bizonyítva, hogy a POMC ARH neuronok elősegítik a BAT termogenezist. Az okok, amelyek miatt a POMC-pozitív ARH sejtek az inzulinérzékenységre gyakorolt egyértelmű hatás nélkül befolyásolják az MTD hőmérsékletét, jelenleg nem ismertek, és a jövőbeni vizsgálatokra lesz szükség ennek a divergencia természetének a kezelésére.

A hipotalamusz ventromediális magja.

Egy másik tanulmányban a kutatók rádióhullámokkal manipulálták az elektromágneses mezőre reagálva kifejlesztett glükokinázt expresszáló VMH neuronokat, és kimutatták, hogy a VMH neuronok aktiválása robusztusan megemeli a keringő vércukor- és glükagonkoncentrációkat. gének, míg a gátlás megállítja ezeket a válaszokat 28. Ezek a megállapítások tovább megerősítik a VMH szerepét a perifériás glükóz-anyagcsere szabályozásában, és a szerzők egy új technikát, magnetogenetikát írnak le, amely az idegsejtek aktivitását befolyásolja egy genetikailag kódolt fúziós fehérje révén a vashoz kötődő ferritin fehérje és egy hőérzékeny között. ioncsatorna fehérje. Bár a dokumentum leírja az egerek neuronjainak elektromos aktivitásának távoli manipulálásának módját, nagyon egyértelmű eredménnyel 28, és bár egy közelmúltbeli cikk sorozata a magnetogenetika sikeres használatáról számol be, a működési mechanizmus biofizikailag történő működése nem világos, és a vita témája 29 .