Неврален контрол на периферната чувствителност към инсулин и метаболизма на глюкозата -

неврален

  • Субекти
  • Ключови сайтове на ЦНС в контрола на метаболизма на глюкозата
  • Дъговидното ядро ​​на хипоталамуса.
  • Вентромедиалното ядро ​​на хипоталамуса.
  • Преоптичната област и страничната хипоталамусна област.
  • Дейност на кафявите мазнини и хората
  • Хормонална сигнализация към мозъка и ефекти върху метаболизма на глюкозата.
  • Централното действие на инсулина контролира HGP
  • За мишки и мъже: IR сигнализация в човешкия мозък
  • Централно сигнализиране за лептин и системен метаболизъм на глюкозата.
  • Централен контрол на функцията на панкреатичните островчета
  • Затлъстяването нарушава контрола на ЦНС върху периферния метаболизъм на глюкозата
  • Бъдещи посоки
  • Допълнителна информация
  • Коментари

Субекти

Централната нервна система (ЦНС) има важна роля в регулирането на периферната чувствителност към инсулин и хомеостазата на глюкозата. Изследванията в тази динамично развиваща се област са напреднали бързо благодарение на техники, които позволяват целенасочена трансгенеза и картографиране на невроциркулите, които са дефинирали първичните реагиращи неврони, свързаните с тях молекулярни механизми, както и включените невроциркули и процеси надолу по веригата. Тук правим преглед на мозъчните области, невроните и молекулярните механизми, чрез които ЦНС контролира периферния метаболизъм на глюкозата, особено чрез регулиране на черния дроб, кафявата мастна тъкан и функцията на панкреаса, и подчертаваме потенциалните последици от тези регулаторни пътища при диабет тип 2 и затлъстяване.

Повече от една трета от възрастното население е с наднормено тегло в много страни, включително новоиндустриализираните държави, превръщайки затлъстяването в глобален проблем за човешкото здраве 1. Затлъстяването често се придружава от инсулинова резистентност (състоянието, когато клетките не реагират на инсулин) и непоносимост към глюкоза (неспособност на клетките да извеждат глюкозата от кръвния поток след натоварване с глюкоза), чието разпространение се изчислява да нараства, тъй като броят на затлъстелите хора продължава да се увеличава 2. Затлъстяването е важен рисков фактор не само за развитието на диабет тип 2 (T2D), но и за сърдечно-съдови заболявания и дори някои видове рак, като всички те в крайна сметка намаляват продължителността на живота 3, 4 .

Инсулиновата резистентност и непоносимостта към глюкоза водят до нарушена глюкозна хомеостаза, състояние, което описва невъзможността да се поддържат стабилни нива на глюкоза (евгликемия). Поддържането на евгликемия се контролира от балансираното действие на хормони, като кортизол и глюкагон, които повишават нивата на кръвната глюкоза; От друга страна, инсулинът е единственият идентифициран хормон, който е способен да отстранява глюкозата от кръвта. Инсулинът действа върху инсулиновия рецептор (IR), свързана с мембраната тирозин киназа 5, която намалява концентрациите на глюкоза в кръвта, като стимулира усвояването на глюкоза, като същевременно потиска производството на чернодробна глюкоза (HGP) (фиг. 1).

Панкреатичните островчета Langherhans, които съдържат алфа клетки и бета клетки, секретират съответно глюкагон и инсулин. Инсулинът и глюкагонът оказват антагонистични ефекти върху периферните органи, за да контролират нивата на кръвната глюкоза. Инсулинът проявява своите понижаващи глюкозата ефекти, като стимулира усвояването на глюкоза в скелетните мускули, инхибира производството на чернодробна глюкоза и намалява липолизата. За разлика от тях, глюкагонът повишава нивата на циркулиращата глюкоза чрез увеличаване на глюконеогенезата и липолизата.

Изображение в пълен размер

Ключови сайтове на ЦНС в контрола на метаболизма на глюкозата

Схематично представяне на сагитален разрез на мозъка на мишка, показващ критични мозъчни области, които контролират глюкозната хомеостаза и периферната инсулинова чувствителност, както и активността на кафяви факти. Открояват се три основни области: ядрото на крайното легло на стриа (BNST), хипоталамусът и медулата. Хипоталамусът съдържа преоптичната област, паравентрикуларното ядро ​​(PVH), страничната хипоталамусна зона (LHA), вентромедиалното ядро ​​на хипоталамуса (VMH, където се намират неврони, експресиращи SF-1), дорзомедиалното ядро ​​на хипоталамуса (DMH), и дъгообразното ядро ​​на хипоталамуса (ARH), където се срещат AgRP/NPY и POMC невроните. В каудалната част на мозъка медулата съдържа ключови области като дорзален вагусен комплекс (DVC) и ядрото на бледото рафе (RPA). 3V, трета камера; 4V, четвърта камера; fx, fornix; VI, странична камера; Аз, средно височество.

Изображение в пълен размер

Таблица в пълен размер

Таблица в пълен размер

Дъговидното ядро ​​на хипоталамуса.

И накрая, въпреки че острото активиране на POMC невроните беше неефективно при въздействие върху метаболизма на глюкозата в тези проучвания, трябва да се отбележи, че скорошно проучване съобщава, че хемогенетичното активиране на POMC ARH невроните се увеличава значително и бързо (за минути) повишава температурата на MTD в различни степени 24, демонстрирайки, че POMC ARH невроните насърчават BAT термогенезата. Понастоящем причините, поради които POMC-положителните ARH клетки влияят на температурата на MTD без ясни ефекти върху инсулиновата чувствителност, са неизвестни и ще са необходими бъдещи проучвания, за да се отговори на естеството на това разминаване.

Вентромедиалното ядро ​​на хипоталамуса.

В друго проучване изследователите са използвали радиовълни за манипулиране на експресиращи глюкокиназа VMH неврони, проектирани да реагират на електромагнитно поле, и са показали, че активирането на VMH неврони силно повишава концентрациите на кръвна глюкоза и глюкагон в кръвта, в допълнение към повишаване на експресията на ключови чернодробни глюконеогенни гени, докато инхибирането спира тези отговори 28. Тези открития допълнително потвърждават ролята на VMH в контрола на периферния метаболизъм на глюкозата и авторите описват нова техника, наречена магнитогенетика, за въздействие върху невронната активност чрез генетично кодиран синтезен протеин между феритиновия протеин, свързващ се с желязото и чувствителен към топлина йонен канал протеин. Въпреки че документът описва начин за дистанционно манипулиране на електрическата активност на невроните при мишки с много ясен резултат 28 и докато поредица от скорошни статии отчитат успешното използване на магнитогенетиката, начинът, по който функциониращият механизъм работи биофизически, е неясен и има станете тема на дебат 29 .