Samenvatting: De onderzoekers identificeerden specifieke hersengebieden die reageren op veranderingen in de bloedsuikerspiegel. Meer dan 13 jaar lang identificeerde het team met behulp van gedetailleerde microscopische analyse glucosegevoelige celpopulaties in de hersenen en bracht hun locaties nauwkeurig in kaart in een open-source hersenatlas.
Deze prestatie kan leiden tot meer gerichte behandelingen voor diabetes. Eén regio, de locus coeruleus, bleek te reageren op veranderingen in de bloedsuikerspiegel, mogelijk belangrijk voor de behandeling van diabetes.
Basiselementen:
- De studie identificeerde en bracht glucosegevoelige celpopulaties in de hersenen in kaart, wat bijdroeg aan een beter begrip van hoe de hersenen reageren op veranderingen in de bloedsuikerspiegel.
- De locus coeruleus, een gebied van de hersenen dat bekend staat om zijn rol bij opwinding, aandacht en stressrespons, bleek een van de weinige gebieden te zijn die reageert op veranderingen in de bloedsuikerspiegel.
- Het ontdekken van deze celpopulaties en hun precieze locaties in de hersenen zou mogelijk kunnen leiden tot meer gerichte behandelingen voor aandoeningen zoals diabetes.
Bron: UT El Paso
Onderzoekers van de Universiteit van Texas in El Paso hebben met succes specifieke gebieden in de hersenen in kaart gebracht die worden geactiveerd in samenhang met veranderingen in de bloedsuikerspiegel, ook wel bekend als glucose, en belangrijke locatie-informatie opleveren die uiteindelijk zou kunnen leiden tot meer gerichte behandelingen voor mensen die worstelen met aandoeningen zoals suikerziekte.
De baanbrekende 13-jarige studie, gepubliceerd in Tijdschrift voor klinische geneeskundebeschrijft hoe het team zorgvuldige microscopische analyse gebruikte om specifieke celpopulaties in de hersenen te identificeren die lijken te reageren op snelle veranderingen in de bloedsuikerspiegel.
Arshad M. Khan, Ph.D., UTEP universitair hoofddocent biologische wetenschappen, en een team van zijn laboratorium, geleid door promovendus Geronimo Tapia, hebben het afgelopen decennium het werk voortgezet dat voor het eerst werd uitgevoerd door student-onderzoekers aan de University of Southern California (USC ), waar Khan werkte voordat hij bij de faculteit van UTEP kwam.
Samen met de hulp van twee extra teamleden – UTEP onderzoeksassistent professor Sivasai Balivada, Ph.D., en USC Richard H. Thompson, Ph.D. – ontdekte het team wat volgens hen glucosegevoelige celpopulaties in de hersenen kunnen zijn en brachten hun locaties zorgvuldig in kaart in een vrij toegankelijke hersenatlas.
De studieresultaten vertegenwoordigen een belangrijke stap in de richting van uniforme wereldwijde hersenkartering en beoordeling van cellulaire reacties op bloedsuiker bij diabetespatiënten, legde Khan uit.
“Ik ben dankbaar voor het harde werk van al mijn bijdragers door de jaren heen, zowel bij USC als nu hier bij UTEP,” zei Khan.
“Tot slot, door de exacte coördinaten voor deze structuren in een vrij toegankelijke hersenatlas te kennen, kan deze ruimtelijke kennis nu door de wetenschappelijke gemeenschap worden gebruikt om toekomstige klinische of therapeutische interventies nauwkeurig te richten op mensen die bloedsuikerschommelingen en pre-diabetes ervaren.” ».
Khan voegde eraan toe: “Het vinden van deze cellen is een beetje zoals het bewaken van de brandstofsensoren in een auto wanneer het brandstofniveau stijgt of daalt. De volgende stap is het vinden van de bedrading die deze sensoren verbindt met andere delen van de hersenen, een taak waar we al hard aan werken.”
Khan’s team was in staat om veranderingen in de bloedsuikerspiegel in responsieve hersengebieden in 15 minuten te volgen, een proces dat voorheen uren duurde vanwege beperkingen in de biomarkers die werden gebruikt om deze veranderingen te detecteren.
De locus coeruleus (Latijn voor “blauwe plek”) – een gebied in de hersenen dat zo genoemd wordt vanwege de unieke kleur van de weefsels – produceert noradrenaline, een neurotransmitter die een belangrijke rol speelt bij opwinding, aandacht en de reactie van het lichaam op stress .
In de studie bleek de coeruleus een van de weinige regio’s te zijn die vroeg reageren tijdens veranderingen in de bloedsuikerspiegel, wat suggereert dat het een belangrijk opwindingscentrum is voor mensen met type I- en type II-diabetes wanneer ze levensbedreigende veranderingen in de bloedsuikerspiegel ervaren. .
Dergelijke veranderingen treden vaak op wanneer diabetici zichzelf insuline injecteren, een hormoonbehandeling die hoge bloedsuikerspiegels normaliseert, maar ze ook gevaarlijk laag kan maken als ze de verkeerde dosis krijgen.
Nieuwe kennis van dit deel van de hersenen zou onderzoekers uiteindelijk kunnen helpen bij het monitoren en ingrijpen tijdens de gevaarlijkere effecten van bloedsuikerschommelingen die optreden als een veel voorkomende complicatie van diabetesmanagement.
“Dit onderzoek is erg belangrijk in onze grensregio omdat er een hoge prevalentie is van obesitas en diabetes in onze gemeenschappen”, zegt Jessica Salcido Padilla, een UTEP-afgestudeerde student in het Khan-lab en co-auteur van de studie.
“Ons doel is precies aan te geven waar bepaalde processen in de hersenen plaatsvinden, zodat we behandelingen, technologieën of geneesmiddelen kunnen ontwikkelen die helpen.”
“Dit belangrijke werk van Dr. Khan en zijn team zijn een voorbeeld van de toewijding van onze hogeschool en onze universiteit om de ontdekking van publieke waarde te bevorderen”, aldus Robert Kirken, Ph.D., decaan van het UTEP College of Science. “Ik feliciteer hen oprecht met de vruchtbare afronding van hun studie en ben optimistisch en enthousiast over de klinische behandelingen die hun bevindingen mogelijk zullen maken.”
Over dit neurowetenschappelijk onderzoeksnieuws
Auteur: perskantoor
Bron: UT El Paso
Contact: Persdienst – UT El Paso
Afbeelding: Afbeelding gecrediteerd aan Neuroscience News
Originele onderzoek: Vrije toegang.
“Glycemische uitdaging wordt geassocieerd met snelle cellulaire activering van de locus ceruleus en nucleus van het solitaire kanaal: omschreven ruimtelijke analyse van gefosforyleerde MAP-kinase-immunoreactiviteit” door Arshad M. Khan et al. JCI
Abstract
Glykemische uitdaging correleert met snelle cellulaire activering van de locus ceruleus en nucleus van het solitaire kanaal: afgebakende ruimtelijke analyse van gefosforyleerde MAP-kinase-immunoreactiviteit
Studies bij knaagdieren tonen aan dat verminderd glucosegebruik of hypoglykemie geassocieerd is met cellulaire activatie van neuronen in de merg (Winslow, 1733) (MY), wordt verondersteld het voedingsgedrag en de glucose-tegenregulatie te beheersen.
Dergelijke activering is echter meestal binnen enkele uren na de uitdaging gedetecteerd, in plaats van eerder, en is slecht in kaart gebracht in gestandaardiseerde hersenatlassen.
Hier melden we dat binnen 15 minuten na toediening van 2-deoxy-d-glucose (2-DG, 250 mg/kg, iv), wat glycodepriveerd voedingsgedrag kan veroorzaken, een duidelijke toename van het aantal ruitvormige hersenen (His, 1893) (RB) neuronale celprofielen immunoreactief voor markers van cellulaire activering, gefosforyleerde MAP-kinasen p44/42 (fosfo-ERK1/2) en dat sommige van deze profielen ook catecholaminerge waren.
We brachten hun distributies in kaart in een vrij toegankelijke rattenhersenatlas en ontdekten dat met 2-DG behandelde ratten (vergeleken met met zoutoplossing behandelde controles) grotere aantallen fosfo-ERK1/2 vertoonden+ neuronen erin locus ceruleus (Wenzel en Wenzel, 1812) (LC) en de enkelbaans kern (>1840) (NTS).
De 2-DG-activering van sommige RB-neuronen is dus sneller dan misschien eerder werd gerealiseerd, waarbij neuronen betrokken zijn die meerdere functionele systemen bedienen en die van verschillende cellulaire fenotypes zijn.
Het in kaart brengen van deze populaties op gestandaardiseerde hersenatlaskaarten stroomlijnt hun targeting en/of vergelijkbare mapping in preklinische knaagdierziektemodellen.
