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Cell:挑战常规!大脑主动地摄取血糖

时间:2016-09-08 28
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在一项新的研究中,来自德国慕尼黑理工大学等机构的研究人员发现我们的大脑主动地从血液中获取葡萄糖。至此之前,全世界各地的科学家们认为这完全是一种被动过程。在这项新的研究中,他们报道将血液中的葡萄糖(即血糖)转运到大脑内受到所谓的对胰岛素或瘦蛋白(leptin)等激素作出反应的神经胶质细胞的调节,而在此之前,人们认为这种情形只可能是针对神经元的。相关研究结果发表在2016811日那期Cell期刊上,论文标题为“Astrocytic InsulinSignaling Couples Brain Glucose Uptake with Nutrient Availability”


 

 

代谢控制:为大脑提供葡萄糖 

 

论文通信作者、慕尼黑理工大学代谢病主席Matthias Tschöp正在研究大脑中的控制中心如何远程控制我们体内的代谢以便最佳地加以调整来适应我们的环境。在人体所有器官中,大脑是消耗葡萄糖最高的器官,而且也控制着饥饿感等感觉。

论文第一作者、德国亥姆霍兹糖尿病中心神经生物学家Cristina García-Cáceres博士说,我们因此猜测给大脑提供充足葡萄糖的过程是不可能完全随机的。我们被神经细胞似乎不能够控制这个过程的事实所误导,因而首先想到的就是它是被动发生的。随后,我们想到星形胶质细胞等神经胶质细胞可能参与将葡萄糖转运到大脑中,其中星形胶质细胞长期以来被误解为并不那么重要的支持细胞

星形胶质细胞中完整的胰岛素信号



因此,研究人员首先研究了星形胶质细胞表面上的胰岛素受体的活性,以及这种受体对胰岛素作出反应从而影响细胞代谢的分子结构。他们发现如果这种受体在某些星形胶质细胞表面上缺失的话,那么结果就是控制食物摄取的神经元---POMC神经元(proopiomelanocortin neuron---并不那么活跃。

星形胶质细胞中中断的胰岛素信号


与此同时,在正电子发射断层成像等先进成像技术的帮助下,研究人员能够证实胰岛素和瘦蛋白等激素好比如一种葡萄糖开关,特异性地在星形胶质细胞表面上发挥作用,从而调节大脑对葡萄糖的摄入。如果没有胰岛素受体,星形胶质细胞就不能高效地将葡萄糖转运到大脑内,特别是位于海马体的饱腹中枢(satiety center)区域。

 

颠覆性的观念改变

 

Matthias Tschöp解释道,“我们的结果首次证实至关重要的代谢过程和行为过程并不是单独受到神经元的调节,而且大脑中的其他细胞类型,如星形胶质细胞,也在其中发挥着关键性作用。这代表着一种颠覆性的观念转变,可能有助解释迄今为止开发高效而又安全地治疗肥胖和糖尿病的药物是如此困难。”

根据研究人员的说法,如今,在开展大量新的研究中,科学家们将有必要调整这种古老的观念:对食物摄入和代谢的控制完全是由神经元控制的,这是因为星形胶质细胞,甚至很可能大脑中的免疫细胞,也在其中发挥着至关重要的作用。一旦更好地理解这些不同细胞之间的相互作用,人们就想发现调节多种细胞表面上分子途径的方法和物质来控制大脑对葡萄糖成瘾和最终为不断增加的肥胖和糖尿病患者提供更好的疗法。García-Cáceres声称,“我们面前还有大量研究需要开展,但是至少就目前而言,我们更好地了解在何处开展研究。”


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