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O nível de glicose no sangue do corpo precisa ser mantido em uma faixa relativamente estreita. Não pode ser muito alto, pois pode levar ao diabetes, e não pode ser muito baixo, pois pode causar desmaios ou até a morte.
“Existem muitos neurônios sensores de glicose no cérebro que supostamente participam ativamente na detecção de pequenas mudanças nos níveis de glicose no corpo e, em seguida, desencadeiam respostas adequadas para retornar o nível a uma faixa saudável”, disse o Dr. Yong Xu, professor de pediatria- nutrição, biologia molecular e celular e medicina em Baylor. “Mas tem havido várias perguntas sobre isso há muito tempo.”
O cérebro desempenha um papel na regulação da glicose no sangue?
O conceito aceito é que os níveis de glicose no sangue são rigorosamente controlados por hormônios secretados no pâncreas, como a insulina e o glucagon. Então, alguns cientistas se perguntam, os neurônios sensíveis à glicose no cérebro realmente desempenham um papel na regulação do nível de glicose no corpo inteiro?
Neste estudo publicado no Jornal de Investigação ClínicaXu e seus colegas examinaram o papel de um grupo específico de neurônios sensíveis à glicose na manutenção do equilíbrio da glicose no sangue em modelos animais.
“Os neurônios sensíveis à glicose podem ser divididos em dois grupos de acordo com a forma como respondem às flutuações da glicose”, explicou Xu. “Um grupo é chamado de neurônios excitados por glicose (GE) e o outro são os neurônios inibidos por glicose (GI). Neste estudo, nos concentramos no segundo grupo, o menos estudado dos dois.”
Os neurônios GE são ativados ou excitados quando o nível de glicose ao seu redor é maior. “Isso é esperado porque a glicose é um combustível para a maioria das células, incluindo os neurônios”, disse Xu. “Ter mais combustível disponível apoiaria o aumento da atividade celular.”
Por outro lado, os neurônios GI são inibidos quando os níveis de glicose são mais altos e, paradoxalmente, são ativados quando os níveis de glicose são mais baixos. “Isso tem sido intrigante para os pesquisadores, pois eles esperavam o oposto, menos atividade neuronal quando a glicose está baixa”, disse Xu. “Queríamos entender o mecanismo que desencadeou a atividade neuronal GI sob baixos níveis de glicose e se isso contribuiu para o equilíbrio da glicose no sangue”.
Os pesquisadores se concentraram nos neurônios GI localizados em uma região chamada núcleo hipotalâmico ventromedial (VMH) no cérebro do camundongo. Especificamente, eles estudaram quais canais iônicos nos neurônios GI mediam a detecção de baixa glicose. Os canais iônicos são proteínas na superfície dos neurônios que permitem que os íons carregados fluam para dentro e para fora da célula. Este processo é necessário para a ativação ou disparo neuronal.
“Descobrimos que um canal iônico chamado anoctamina 4 (ano4) é necessário para a ativação dos neurônios gastrointestinais em resposta à glicose baixa”, disse Xu. “Na verdade, nossos dados mostram que ano4 é um marcador que define neurônios GI. Se um neurônio VMH expressa ano4, então é um neurônio GI. Se um neurônio VMH não expressa ano4, não é um neurônio GI.”
Neurônios gastrointestinais e diabetes tipo 1
Em seguida, os pesquisadores investigaram o papel dos neurônios GI na regulação da glicose no sangue em um modelo de camundongo com diabetes tipo 1. Neste modelo, as células beta pancreáticas produtoras de insulina estão ausentes. A falta de insulina desencadeia o aumento dos níveis de açúcar no sangue, a marca registrada do diabetes. Ao eliminar geneticamente o gene ano4 nos neurônios GI localizados no VMH nesses camundongos diabéticos, os pesquisadores normalizaram substancialmente os níveis de açúcar no sangue.
“Nossas descobertas sugerem que os neurônios sensíveis à glicose no cérebro são importantes para a regulação da glicose no corpo inteiro. Descobrimos que os neurônios GI têm uma função importante durante o diabetes, quando as células beta pancreáticas não produzem insulina para controlar os níveis de açúcar no sangue”, disse Xu. “Nesse caso, os níveis de glicose no sangue podem ser manipulados de forma bastante eficaz no modelo do camundongo, eliminando um único gene nos neurônios GI, um pequeno grupo de células no cérebro. Em seguida, queremos determinar se a inibição farmacológica de ano4 também ajudaria controlar os níveis de glicose no sangue neste modelo de diabetes tipo 1 e em modelos de diabetes tipo 2.”
Outros colaboradores deste trabalho incluem Longlong Tu, Jonathan C. Bean, Yang He, Hailan Liu, Meng Yu, Hesong Liu, Nan Zhang, Na Yin, Junying Han, Nikolas Anthony Scarcelli, Kristine Marie Conde, Mengjie Wang, Yongxiang Li, Bing Feng, Peiyu Gao, Zhao-Lin Cai, Makoto Fukuda, Mingshan Xue, Qingchun Tong, Yongjie Yang, Lan Liao, Jianming Xu, Chunmei Wang e Yanlin He. Os autores são afiliados a uma ou mais das seguintes instituições: Baylor College of Medicine, Louisiana State University – Baton Rouge, Jan e Dan Duncan Neurological Research Institute no Texas Children’s Hospital e University of Texas Health Science Center -Houston.
O estudo foi apoiado por doações dos Institutos Nacionais de Saúde (P01DK113954, R01DK115761, R01DK117281, R01DK125480, R01DK120858, K01DK119471, R01 DK114279, R01DK120858, R01DK109934 , R21NS108091, R01DK104901, R01DK12665, R01DK129548, R01MH117089, P01DK113954-AMC e R01CA193455). Apoio adicional foi fornecido pelo USDA/CRIS (51000-064-01S e 3092-51000-064-02S), DOD W81XWH-19-1-0429, McKnight Foundation e American Heart Association Postdoctoral Fellowships (2020AHA000POST000204188 e 20POST35120600).
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