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Como os neurônios do cérebro controlam os níveis de açúcar no sangue

Pesquisas mostram que os neurônios do cérebro têm um papel fundamental no controle do açúcar no sangue.

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Os mamíferos mantêm o nível de Açúcar no Sangue estável reagindo às mudanças no ambiente, na ingestão de comida e nos níveis hormonais. O pâncreas tem um papel importante na gestão do açúcar no sangue, liberando hormônios que afetam o Fígado, o tecido adiposo e os músculos. Mas o cérebro também é crucial, principalmente quando a comida não está sendo ingerida, como entre as refeições ou durante o estresse, tipo quando o açúcar no sangue tá baixo.

Certas áreas do cérebro, como o núcleo arcuato do hipotálamo, ajudam a controlar a liberação dos hormônios do pâncreas e influenciam como o fígado responde à insulina. Outras áreas, como Neurônios específicos no hipotálamo ventromedial, ajudam a baixar o açúcar no sangue incentivando o corpo a absorver e usar a glicose. Isso mostra que o cérebro é fundamental para manter o açúcar normal, gerenciando a liberação de hormônios e promovendo o uso da glicose nas partes ativas do corpo.

Recentemente, pesquisadores descobriram um novo grupo de neurônios no hipotálamo ventromedial que são importantes para manter o açúcar no sangue durante o Jejum. Esses neurônios também ajudam a produzir glicose quando necessário. Diferente de outros neurônios, desligar esses neurônios específicos realmente faz o açúcar no sangue cair durante o jejum, sem mudar a liberação de hormônios ou o uso de glicose no corpo. Na verdade, esses neurônios ajudam o corpo a gerenciar a produção de glicose, controlando como o corpo reage a hormônios do estresse e como o fígado produz glicose.

Esse artigo explora como esses neurônios ajudam a regular o açúcar no sangue durante o jejum. Quando ativados, eles aumentam a liberação de hormônios do estresse e ajudam a liberar substâncias que o fígado pode transformar em glicose. Eles também apoiam a quebra de gordura para liberar Glicerol, que o fígado pode usar para criar glicose durante o jejum. Isso mostra que o cérebro tem uma maneira única de controlar o açúcar no sangue que não depende só de hormônios ou absorção de glicose.

Como os Neurônios do Cérebro Ajudam a Aumentar o Açúcar no Sangue

Para estudar como esses neurônios específicos aumentam o açúcar no sangue, os pesquisadores injetaram um vírus que permite a ativação deles em uma área específica do cérebro de camundongos. Em seguida, usaram uma luz para ativar esses neurônios e monitoraram o que aconteceu. Quando esses neurônios foram ativados, o açúcar no sangue dos camundongos subiu rapidamente, mas as reservas de açúcar no fígado não diminuíram.

Mesmo quando os cientistas usaram um remédio para bloquear a degradação do açúcar no fígado, os neurônios ativados ainda conseguiram aumentar o açúcar no sangue significativamente. Isso mostra que o aumento do açúcar no sangue estava acontecendo sem a quebra usual do açúcar no fígado. Pesquisas adicionais confirmaram que a ativação direta desses neurônios mobiliza glicose de outras fontes sem afetar as funções do fígado inicialmente.

Os pesquisadores também olharam como esses neurônios afetam a expressão de genes-chave no fígado que são responsáveis pela produção de glicose. Durante a ativação desses neurônios, a expressão desses genes permaneceu inalterada, indicando que o cérebro pode aumentar o açúcar no sangue sem precisar de mudanças imediatas na atividade genética do fígado.

A ativação desses neurônios também levou a níveis aumentados de certas substâncias no sangue que o fígado pode usar para produzir glicose, como piruvato, lactato e glicerol. No entanto, os níveis de aminoácidos não mudaram, sugerindo que as alterações nos níveis de glicose não vieram da quebra de aminoácidos.

O Papel do Glicerol no Controle do Açúcar no Sangue

A capacidade desses neurônios de promover a quebra de reservas de gordura para glicerol é crucial. O glicerol pode ser convertido pelo fígado em glicose, mantendo os níveis de açúcar no sangue. Quando os neurônios foram ativados, o aumento dos níveis de glicerol foi significativo, indicando que esses neurônios ajudam a fornecer ao corpo os materiais necessários para manter o açúcar estável.

Curiosamente, durante períodos de jejum, a ativação desses neurônios também aumentou a produção de corpos cetônicos, que são fontes de energia alternativas. Isso mostrou que, enquanto o corpo está usando glicose, ele também pode usar cetonas derivadas da gordura, especialmente quando a comida é escassa ou em situações de estresse.

Quando os pesquisadores silenciaram esses neurônios, notaram uma queda nos níveis de açúcar no sangue, particularmente durante o jejum. Essa mudança não foi devido a alterações nos níveis de insulina ou glucagon, dois hormônios chave que afetam o açúcar no sangue. O silenciamento dos neurônios levou a níveis reduzidos de glicerol no sangue, indicando uma quebra de gordura prejudicada.

Além disso, quando os camundongos receberam glucagon, um hormônio que ajuda a aumentar o açúcar no sangue, os camundongos com neurônios silenciados ainda responderam, mas seus níveis de açúcar no sangue caíram mais rapidamente depois. Isso sugere que, enquanto o corpo era capaz de produzir glicose, a falta de glicerol adequado da quebra de gordura limitava sua disponibilidade.

A Importância do Sistema Nervoso Simpático

O sistema nervoso simpático (SNS) controla a quebra de gorduras ativando receptores específicos no tecido adiposo. Os pesquisadores hipotetizaram que, se os neurônios silenciados reduzissem a sinalização do SNS, isso levaria a uma menor quebra de gordura e disponibilidade de glicerol, afetando o açúcar no sangue.

Para testar isso, os pesquisadores estimularam diretamente o tecido adiposo com um remédio que ativa esses receptores. Isso restaurou os níveis de glicerol e aumentou o açúcar no sangue nos camundongos, mesmo nos que tinham neurônios silenciados. Isso mostrou que o papel desses neurônios é crucial para manter a comunicação adequada com o tecido adiposo para apoiar a produção de glicose.

Ao examinar o tecido adiposo em camundongos com neurônios silenciados, não houve diferenças significativas no tamanho ou quantidade da gordura. No entanto, houve mudanças em como a gordura foi processada e liberada. Isso sugere que, enquanto o armazenamento de gordura estava normal, a sinalização que regula a quebra de gordura estava prejudicada.

Conclusão

Essa pesquisa revela que um grupo específico de neurônios no cérebro é importante para gerenciar os níveis de açúcar no sangue. Esses neurônios desempenham um papel importante na mobilização de glicerol das reservas de gordura, que o fígado usa para produzir glicose durante o jejum. Esse processo é separado do controle da liberação hormonal ou da função direta do fígado.

Entender como esses neurônios do cérebro funcionam pode ajudar a desvendar as dificuldades enfrentadas em condições como diabetes, onde a gestão do açúcar no sangue é prejudicada. Focando em maneiras de melhorar a função desses neurônios ou das vias que eles influenciam, pode ser possível criar estratégias para um melhor controle do açúcar no sangue nas pessoas.

No fim das contas, o cérebro tem um impacto significativo em como o corpo gerencia os recursos de energia, especialmente em momentos em que a comida não está disponível. Estudos futuros irão fornecer mais insights sobre como esses mecanismos podem ser aproveitados para benefícios à saúde.

Fonte original

Título: Control of Physiologic Glucose Homeostasis via the Hypothalamic Modulation of Gluconeogenic Substrate Availability

Resumo: The brain augments glucose production during fasting, but the mechanisms are poorly understood. Here, we show that Cckbr-expressing neurons in the ventromedial hypothalamic nucleus (VMNCckbr cells) prevent low blood glucose during fasting through sympathetic nervous system (SNS)-mediated augmentation of adipose tissue lipolysis and substrate release. Activating VMNCckbr neurons mobilized gluconeogenic substrates without altering glycogenolysis or gluconeogenic enzyme expression. Silencing these cells (CckbrTetTox animals) reduced fasting blood glucose, impaired lipolysis, and decreased circulating glycerol (but not other gluconeogenic substrates) despite normal insulin, counterregulatory hormones, liver glycogen, and liver gluconeogenic gene expression. Furthermore, {beta}3-adrenergic adipose tissue stimulation in CckbrTetTox animals restored lipolysis and blood glucose. Hence, VMNCckbr neurons impact blood glucose not by controlling islet or liver physiology, but rather by mobilizing gluconeogenic substrates. These findings establish a central role for hypothalamic and SNS signaling during normal glucose homeostasis and highlight the importance of gluconeogenic substrate mobilization during physiologic fasting.

Autores: Alison H. Affinati, A. Hashsham, N. Kodur, J. Su, A. J. Tomlinson, W. T. Yacawych, J. N. Flak, K. T. Lewis, L. R. Oles, H. Mori, N. Bozadjieva-Kramer, A. F. Turcu, O. A. MacDougald, M. G. Myers

Última atualização: 2024-05-21 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.20.594873

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.20.594873.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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