下丘腦分泌素/食欲素神經(jīng)元（HON）被認為是葡萄糖感知傳感器。HON是否跟蹤血糖的時間特征（例如變化率）的基本問題一直難以解決，因為以前的研究沒有以足夠的時間分辨率同時記錄HON激活和血糖動力學等生理過程。這一點尤其重要，因為HON活動被認為受多種神經(jīng)輸入的調(diào)節(jié)，并且可能與代謝率和能量使用有關(guān)。這種HON調(diào)節(jié)的新興多變量背景使得HON活性是否反映血糖尚不清楚。
2024年5月21日，蘇黎世聯(lián)邦理工學院Denis Burdakov團隊在國際yi流學術(shù)期刊《自然—神經(jīng)科學Nature neuroscience，IF＞21.2》發(fā)表“Orexin neurons track temporal features of blood glucose in behaving mice”一文，研究表明小鼠大腦中的食欲素神經(jīng)元負責跟蹤血糖水平的變化速度。實驗中為了確保HON、葡萄糖、代謝參數(shù)和運動的高度同步性監(jiān)測，研究團隊設(shè)計了如下實驗方案（圖1），所有數(shù)據(jù)均通過 MATLAB導出并進一步處理分析。
圖1 同步光纖光度法、間接量熱法（見上圖左下角美國Sable便攜式代謝氣體分析儀）、葡萄糖和溫度遙測以及運動記錄的實驗裝置方案。
圖2 行為和代謝變量對HONS的相對影響。在相同的時間分辨率下共同監(jiān)測多個變量，葡萄糖（鹽水）注射后的血糖、HON、體溫、呼吸交換比率RER、能量消耗EE、活動量等的實時變化，使用多元線性回歸編碼模型根據(jù)其他生理變量（“預(yù)測因子”）定量預(yù)測HON群體活動，計算每個生理變量對緩慢HON群體反應(yīng)的相對貢獻（圖2i）。最高的相對貢獻歸因于葡萄糖的導數(shù)（29.7±2% 對解釋方差的相對貢獻），其次是消耗的氧氣量（VO2，21.1±3.6%）和產(chǎn)生的二氧化碳體積的導數(shù) （VCO2，17.6±2.8%）（圖2j）。
研究數(shù)據(jù)顯示，HON在葡萄糖誘發(fā)的運動抑 制中起著重要作用。這可能具有進化優(yōu)勢，因為它抑 制了遠離含葡萄糖的食物來源，從而促進了額外的消耗或能量儲存。研究結(jié)果為進一步研究開辟了更多方向。特別是涉及代謝控制的領(lǐng)域值得進一步研究，因為HON去除小鼠明顯正常的葡萄糖耐量并不排除HON對代謝其它多個方面的潛在影響。
總的研究表明，HON主要以變化率（衍生跟蹤）反應(yīng)血糖峰值，并同時處理葡萄糖和運動信息。HON活動對葡萄糖誘發(fā)的運動抑 制非常重要。這些發(fā)現(xiàn)揭示了大腦葡萄糖感知的時間維度，并將大腦喚醒協(xié)調(diào)器中血糖感知的神經(jīng)生物學觀點和算法觀點聯(lián)系起來。
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