Neuroni ipotalamici-immagine Credit: Angel Ren, Michigan Medicine
Il cervello controlla il rilascio di glucosio in un’ampia gamma di circostanze stressanti, tra cui il digiuno e bassi livelli di glicemia. Tuttavia, si è prestata meno attenzione al suo ruolo nelle situazioni quotidiane.
Il cervello mobilita il glucosio in situazioni di emergenza come l’ipoglicemia, così come durante la fisiologia quotidiana come il digiuno. Mentre la maggior parte delle popolazioni neuronali ipotalamiche che contribuiscono alla mobilizzazione del glucosio contribuiscono anche ad altri aspetti del metabolismo, i neuroni nel nucleo ventromediale dell’ipotalamo che esprimono il recettore della colecistochinina b (neuroni VMH Cckbr ) supportano la produzione di glucosio durante l’ipoglicemia senza controllare l’omeostasi energetica. Tuttavia, il loro ruolo nella fisiologia quotidiana del glucosio e i meccanismi che attivano per supportare la mobilizzazione del glucosio non sono chiari.
In uno studio pubblicato su Molecular Metabolism, i ricercatori dell’Università del Michigan hanno dimostrato che una specifica popolazione di neuroni nell’ipotalamo aiuta il cervello a mantenere i livelli di glucosio nel sangue in circostanze di routine.
Negli ultimi cinquant’anni, i ricercatori hanno dimostrato che una disfunzione del sistema nervoso può portare a fluttuazioni dei livelli di glucosio nel sangue, soprattutto nei pazienti diabetici. Alcuni di questi neuroni si trovano nel nucleo ventromediale dell’ipotalamo, una regione del cervello che controlla la fame, la paura, la regolazione della temperatura e l’attività sessuale.
“La maggior parte degli studi ha dimostrato che questa regione è coinvolta nell’aumento della glicemia durante le emergenze“, ha affermato la Dott.ssa Alison Affinati, Ph.D., Professoressa associata di medicina interna e membro del Caswell Diabetes Institute. “Volevamo capire se fosse importante anche nel controllo della glicemia durante le attività quotidiane, perché è proprio in queste situazioni che si sviluppa il diabete“.
Il gruppo si è concentrato sui neuroni VMH Cckr , che contengono una proteina chiamata recettore della colecistochinina b. Hanno utilizzato modelli murini in cui questi neuroni erano inattivati.
Monitorando i livelli di glucosio nel sangue, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni VMH Cckbr svolgono un ruolo importante nel mantenimento del glucosio durante le normali attività, compresa la prima parte del periodo di digiuno tra l’ultimo pasto della giornata e il risveglio mattutino.
“Nelle prime quattro ore dopo essere andati a letto, questi neuroni assicurano che ci sia abbastanza glucosio per evitare di andare in ipoglicemia durante la notte“, ha affermato Affinati. “Per fare ciò, i neuroni indirizzano il corpo a bruciare i grassi attraverso un processo chiamato lipolisi”.
I grassi vengono scomposti per produrre glicerolo, che viene utilizzato per produrre zucchero. Quando il gruppo ha attivato i neuroni VMHCckbr nei topi, gli animali hanno mostrato un aumento dei livelli di glicerolo nel loro corpo. Questi risultati potrebbero spiegare cosa accade nei pazienti con prediabete, poiché mostrano un aumento della lipolisi durante la notte. I ricercatori ritengono che in questi pazienti i neuroni VMH Cckbr potrebbero essere iperattivi, contribuendo ad aumentare la glicemia.
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Queste cellule nervose, tuttavia, controllano solo la lipolisi, il che fa sorgere la possibilità che altre cellule possano controllare i livelli di glucosio attraverso meccanismi diversi.
“I nostri studi dimostrano che il controllo del glucosio non è un interruttore on-off, come si pensava in precedenza“, ha affermato Affinati. “Diverse popolazioni di neuroni lavorano insieme e, in caso di emergenza, tutto si attiva. Tuttavia, in condizioni di routine, questo consente sottili cambiamenti”.
Il team sta lavorando per comprendere come tutti i neuroni del nucleo ventromediale coordinino le loro funzioni per regolare i livelli di zucchero in diverse condizioni, tra cui digiuno, alimentazione e stress. Sono anche interessati a comprendere come il cervello e il sistema nervoso influenzino insieme il controllo degli zuccheri da parte dell’organismo, in particolare a livello di fegato e pancreas.
Il lavoro è stato condotto da un team di ricercatori dell’UM presso il Caswell Diabetes Institute, che si concentrano sul controllo neuronale del metabolismo, ovvero sul ruolo svolto dal cervello e dal sistema nervoso nel controllo metabolico e nelle malattie.