Мозг делает это каждую ночь, чтобы вы не впали в кому от низкого сахара

Учёные из Мичиганского университета обнаружили сеть клеток головного мозга, которая незаметно контролирует уровень глюкозы в крови в обычных условиях. Эта система работает даже ночью, предотвращая резкое падение сахара и обеспечивая организм энергией за счёт жиров. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Metabolism и могут пролить свет на механизмы развития преддиабета.

Гипоталамус и его тайные функции

Вентромедиальное ядро гипоталамуса (VMH) давно известно как центр, отвечающий за чувство голода, терморегуляцию, реакции страха и половое поведение. До сих пор считалось, что оно в первую очередь помогает организму повышать уровень сахара в крови в стрессовых или экстремальных ситуациях, например при голодании. Но новое исследование показало: этот участок мозга активно регулирует уровень глюкозы и в повседневной жизни.

"Большинство исследований показали, что этот регион участвует в повышении уровня сахара в крови во время чрезвычайных ситуаций. Мы хотели понять, важно ли контролировать уровень сахара в крови во время повседневной деятельности, ведь именно тогда развивается диабет", — сказала доцент кафедры внутренних болезней Института диабета Касуэлла Элисон Аффинати.

Нейроны VMHCckbr и липолиз

Особое внимание исследователи уделили популяции нейронов VMHCckbr, содержащих белок "рецептор холецистокинина b". В экспериментах на мышах учёные инактивировали эти клетки и отслеживали изменения уровня глюкозы. Оказалось, что нейроны играют ключевую роль в первые часы после засыпания: они запускают процесс липолиза — расщепления жиров, что позволяет организму поддерживать уровень сахара в крови и предотвращать ночные эпизоды гипогликемии.

"В первые четыре часа после того, как вы ложитесь спать, эти нейроны следят за тем, чтобы у вас было достаточно глюкозы и чтобы ночью у вас не развилась гипогликемия", — пояснила Аффинати.

При активации этих клеток в организме мышей повышался уровень глицерина, необходимого для синтеза глюкозы. Это открытие помогает объяснить, почему у пациентов с преддиабетом ночью часто наблюдается усиленный липолиз: их VMHCckbr-нейроны могут работать с повышенной активностью, повышая уровень сахара в крови.

Новое понимание диабета

До недавнего времени контроль уровня глюкозы воспринимался как процесс с жёстким механизмом "включения-выключения". Но работа Аффинати и её коллег показывает: разные группы нейронов действуют сообща и вносят тонкие корректировки в метаболизм.

"Различные группы нейронов работают сообща, и в экстренной ситуации задействуются все. Однако в обычных условиях это позволяет вносить незначительные изменения", — отметила Аффинати.

Это открывает новые перспективы для понимания преддиабета и диабета второго типа: нарушения могут возникать не только в поджелудочной железе или печени, но и на уровне нервной регуляции.

Что будет дальше

Сейчас исследователи стремятся разобраться, как именно разные популяции нейронов вентромедиального ядра гипоталамуса координируют работу между собой. Их интересует, каким образом мозг и нервная система контролируют обмен веществ в печени и поджелудочной железе при разных состояниях: во время еды, голодания и стрессов.

Работа выполнена в Институте диабета Касуэлла совместно с рядом других подразделений Мичиганского университета. В проекте участвовали более десяти специалистов, включая Цзяо Су, Абдуллу Хашшама, Карлу Бертон и Мартина Г. Майерса.

Исследование поддержали Национальный институт здравоохранения, Департамент по делам ветеранов США, Фонд Уоррена Альперта, компания Novo Nordisk и несколько благотворительных фондов.

Значение открытия

Понимание того, что мозг напрямую регулирует уровень сахара в крови в повседневных условиях, открывает новые горизонты для профилактики и терапии метаболических нарушений. Если удастся научиться управлять активностью VMHCckbr-нейронов, это может стать шагом к созданию новых подходов в лечении диабета и преддиабета.

Уточнения

Ко́ма — жизнеугрожающее состояние между жизнью и смертью, характеризующееся резким ослаблением или отсутствием реакции на внешние раздражения, угасанием рефлексов до полного их исчезновения, нарушением глубины и частоты дыхания, изменением сосудистого тонуса, учащением или замедлением пульса, нарушением температурной регуляции. Обусловлено нарушением кровообращения в головном мозге и (или) токсическим повреждением клеток центральной нервной системы.