7 ژوئن 2024- غلظت گلوکز در خون ما به طور مداوم در پاسخ به آنچه می خوریم و فعالیت هایی که انجام می دهیم،تغییر می کند. در حالی که مطالعات بسیاری تغییرات قند خون را بررسی کرده اند، نقش نورون های مختلف در ردیابی و پیش بینی این تغییرات هنوز به خوبی درک نشده است.
محققان در دانشگاه تحقیقاتی دولتی ETH زوریخ، اخیراً مطالعه‌ای را انجام داده‌اند که نقش بالقوه نوع خاصی از نورون ها به نام نورون‌های orexin را در ردیابی سطح گلوکز خون بررسی نموده است. یافته‌های آنها که در ژورنالNature Neuroscience منتشر شده است، نشان می‌دهد که نورون‌های اورکسین در مغز موش مسئول ردیابی سرعت تغییر سطح گلوکز خون هستند.
دکتر دنیس بورداکوف یکی از نویسندگان این مقاله می‌گوید: «در دهه ۲۰۰۰ تلاش‌های علمی زیادی برای شناسایی به‌اصطلاح «نرون‌های حسگر گلوکز» انجام شد، زیرا این سلول‌ها ممکن است عملکرد مغز ما را بر اساس آنچه دقیقه به دقیقه در بدن ما اتفاق می‌افتد، تغییر دهند. با اپیدمی بزرگ دیابت [دیابت + چاقی] که در برخی کشورها اتفاق افتاده است، این موضوع نیز اهمیت بیشتری یافت، زیرا قند نیز در آن دخیل است.
بین سال‌های 2005 و 2011، آزمایشگاه تحقیقاتی بورداکوف (در آن زمان در دانشگاه کمبریج) به شناسایی حسگر گلوکز در نورون‌های اورکسین کمک کرد. اینها نورون های تخصصی هستند که گلوکز را حس کرده و انتقال دهنده ی عصبی اورکسین/هیپوکرتین را تولید می کنند.
اورکسین/هیپوکرتین، یک "پیام رسان" شیمیایی است که به تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف از جمله برانگیختگی، بیداری و اشتها کمک می کند. نورون های تولید کننده ی اورکسین، که حدود سه دهه پیش شناسایی شدند، فقط در هیپوتالاموس یافت می شوند، با این حال آنها کل سیستم عصبی مرکزی انسان و سایر پستانداران را عصب دهی می کنند.
دکتر بورداکوف گفت: «نورون‌های اورکسین برای برانگیختگی و هوشیاری ما به قدری مهم هستند که بدون این دسته کوچک از سلول‌ها، هوشیاری طبیعی ما از بین می‌رود (مانند نارکولپسی - که یک اختلال ناشی از از دست دادن سلول‌های اورکسین یا اورکسین در انسان است).
او افزود: مطالعات قدیمی‌تر ما نشان داد که در سلول‌های اورکسین جدا شده و آزمایش شده در پتری دیش، سلول‌های اورکسین عمیقاً توسط گلوکز خاموش می‌شوند، بعد از آن مشخص شد که در مغز زنده ی یک پستاندار، سلول‌های اورکسین عمیقاً توسط بسیاری از چیزهای دیگر از جمله ورودی های عصبی مستقیم از بسیاری از مناطق مغز، کنترل می‌شوند.
در حالی که مطالعات قبلی آنها بینش جالبی در مورد اورکسین جمع آوری کرد، آنها عمدتاً بر روی سلول های جدا شده در پتری دیش ها انجام شدند. بنابراین، نقش این سلول ها در مغز حیوانات زنده و ارتباط آنها با سطح گلوکز خون هنوز بررسی نشده بود.
دکتر بورداکوف و همکارانش به عنوان بخشی از مطالعه ی جدید خود، تلاش کردند تا این شکاف در مطالعات را پر کنند، به ویژه تلاش کردند تا تعیین کنند آیا تغییرات فیزیولوژیکی در سطح گلوکز خون توسط سلول های تولید کننده اورکسین "درک" می شود یا خیر. علاوه بر این، اگر این سلول‌ها در واقع می‌توانند تغییرات در گلوکز را تشخیص دهند، محققان مایل بودند که بفهمند آیا آنها بر برخی ویژگی‌های خاص این تغییرات تمرکز دارند و آیا آنها سهمی در رفتار حیوان دارند یا خیر.
دکتر بورداکوف توضیح داد: "چالش در آزمایش ما اندازه گیری فعالیت در زمان واقعی نورون های زنده اورکسین در مغز، همراه با نوسانات سطح گلوکز در خون بود.این برای نتیجه گیری ضروری بود. برای رسیدن به این هدف، ما حسگرهای کوچک الکتروشیمیایی گلوکز را در یک شریان قرار دادیم. در همان زمان، از لوله های شیشه ای بسیار نازکی که در اعماق مغز قرار داده شده بودند، استفاده کردیم تا ببینیم سلول های اورکسین چه می کنند. برای این منظور ما یک گزارشگر فعالیت فلورسنت را به طور خاص برای سلول‌های اورکسین هدف‌گذاری کردیم".
غلظت گلوکز در خون نه تنها با خوردن و ورزش کنترل می شود، بلکه مشخص است که توسط هورمون طبیعی انسولین و کبد نیز تنظیم می شود که امواج پویا گلوکز خون را تولید می کند. دکتر بورداکوف و همکارانش از حسگرهای خود در شریان‌ها برای نظارت بر این تغییرات موج مانند در غلظت گلوکز در طول زمان استفاده کردند.
این کار به آنها اجازه داد تا متوجه شوند که در چه نقطه‌ای از امواج (یعنی در اوج، در پایین ترین نقطه، در صعود یا نزول) نورون‌های اورکسین در مغز موش برانگیخته می‌شوند یا ساکت می‌شوند. علاوه بر این، محققان رفتار موش‌ها، به‌ویژه دویدن خود به خودی آنها را بررسی کردند تا تعیین کنند که آیا این رفتار تحت تأثیر گلوکز خون در موش‌های عادی و موش‌های فاقد نورون‌های تولیدکننده اورکسین است یا خیر.
دکتر بورداکوف گفت: "ما دریافتیم که بزرگترین تعدیل فعالیت سلولی اورکسین در طول افزایش و کاهش امواج گلوکز خون اتفاق می افتد. با کمال تعجب، سلول‌های اورکسین نسبت به سطوح مطلق گلوکز خون تقریباً کور به نظر می‌رسند، اما عمدتاً افزایش و کاهش، به‌ویژه میزان تغییر گلوکز را در طول این افزایش و کاهش، ردیابی می‌کنند.
یافته‌های جمع‌آوری‌شده توسط محققان نقش بالقوه سلول‌های اورکسین در ردیابی سطوح گلوکز خون، به‌ویژه ویژگی‌های زمانی تغییرات (یعنی تغییرات آنها در طول زمان) را برجسته کرد. بنابراین آنها اطلاعات جدیدی را از نوروبیولوژی پیچیده درک گلوکز خون در مغز بدست آوردند.
اساسا، بورداکوف و همکارانش نشان دادند که حسگرهای گلوکز مغز می‌توانند سیگنال‌های کنترلی را منتشر کنند که به ویژگی‌های زمانی گلوکز خون (یعنی سرعت تغییر)، به جای غلظت مطلق گلوکز پاسخ می‌دهند. بنابراین مقاله آنها یک فرآیند حسی بیولوژیکی ذاتی را کشف کرد که مغز برای نظارت بر غلظت گلوکز خون در طول زمان درگیر آن می شود.
دکتر بورداکوف گفت: علاوه بر مفاهیم اساسی برای درک چگونگی طراحی مغز ما (یعنی مهندسی معکوس مغز)، در این مورد به ویژه اینکه چگونه فعالیت مغز با وضعیت متابولیک بدن ما همگام می شود، یافته های ما پیامدهای عملی برای تلاش برای کنترل فعالیت مغز از طریق رژیم های غذایی دارد.
ما همچنین تأیید کردیم که این می‌تواند برای خروجی اولیه مغز، حرکت ارادی بسیار مهم باشد: «موش‌هایی که فاقد نورون‌های اورکسین بودند، به طور معمول نمی‌توانستند رفتار دویدن خود را با سطح گلوکز خود تنظیم کنند.»
نتایج جالب جمع آوری شده توسط این تیم از محققان ETH زوریخ می تواند به زودی الهام بخش آزمایش های جدیدی با تمرکز بر نورون های تولید کننده ی اورکسین باشد. در مجموع، این تلاش‌های تحقیقاتی فرآیندهای عصبی مهمی را کشف کردند که از نظارت بر حالات فیزیولوژیکی مرتبط با گلوکز خون پشتیبانی می‌کنند.
دکتر بورداکوف افزود: اکنون می‌خواهیم آزمایش کنیم که آیا مفروضات کلاسیک در مورد عملکرد مغز در هنگام بررسی با تکنیک‌های مدرن برای نظارت بر فیزیولوژی زمانی بدن همچنان پابرجا هستند یا خیر. ما به‌ویژه به نورون‌های اورکسین و اینکه چگونه «الگوریتم‌های فعالیت» آنها چیزهای پایین‌دستی در مغز ما را تغییر می‌دهند، به ویژه مدارهای مرتبط با شناخت و احساسات، علاقه‌مندیم.
منبع:
https://medicalxpress.com/news/2024-06-orexin-neurons-track-fast-blood.html