Un estudio identifica un sensor de glucosa baja en el cerebro que favorece el equilibrio de la glucemia

Un estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Baylor (Estados Unidos) ha identificado un sensor de glucosa baja en el cerebro que favorece el equilibrio de la glucemia, clave en la diabetes.

El nivel de glucosa en sangre del organismo debe mantenerse en un intervalo relativamente pequeño. No puede ser demasiado alto, ya que puede provocar diabetes, ni demasiado bajo, porque puede causar desmayos o incluso la muerte.

«En el cerebro hay muchas neuronas que detectan la glucosa y se cree que participan activamente en la detección de pequeños cambios de los niveles de glucosa en el organismo y desencadenan respuestas en consecuencia para devolver el nivel a un rango saludable. Pero desde hace tiempo existen varias preguntas al respecto», ha explicado Yong Xu, uno de los responsables del trabajo, que se ha publicado en la revista científica Journal of Clinical Investigation .

El concepto aceptado es que los niveles de glucosa en sangre están estrechamente controlados por hormonas segregadas en el páncreas, como la insulina y el glucagón. Algunos científicos se preguntan si las neuronas del cerebro que detectan la glucosa intervienen realmente en la regulación del nivel de glucosa en todo el organismo.

En este nuevo estudio, Xu y sus colegas examinaron el papel de un grupo concreto de neuronas sensoras de glucosa en el mantenimiento del equilibrio de la glucemia en modelos animales.

Las neuronas que detectan la glucosa pueden dividirse en dos grupos según su respuesta a las fluctuaciones de la glucosa. Uno se denomina neuronas excitadas por la glucosa (GE) y el otro neuronas inhibidas por la glucosa (GI). En este estudio, se centraron en el segundo grupo, el menos estudiado de los dos.

Las neuronas GE se activan o excitan cuando el nivel de glucosa a su alrededor es más alto. «Esto es de esperar porque la glucosa es un combustible para la mayoría de las células, incluidas las neuronas. Disponer de más combustible favorecería una mayor actividad celular», ha detallado Xu.

Por otro lado, las neuronas GI se inhiben cuando los niveles de glucosa son más altos y, paradójicamente, se activan cuando los niveles de glucosa son más bajos. «Esto ha desconcertado a los investigadores, ya que esperaban lo contrario, menos actividad neuronal cuando la glucosa es baja. Queríamos entender el mecanismo que desencadenaba la actividad neuronal GI bajo niveles bajos de glucosa y si esto contribuía al equilibrio de la glucosa en sangre», ha añadido Xu.

Los investigadores se centraron en las neuronas GI localizadas en una región llamada núcleo hipotalámico ventromedial (VMH) del cerebro de ratón. En concreto, estudiaron qué canales iónicos de las neuronas GI mediaban la detección de la glucosa baja. Los canales iónicos son proteínas situadas en la superficie de las neuronas que permiten que los iones cargados entren y salgan de la célula. Este proceso es necesario para la activación o disparo neuronal.

«Descubrimos que un canal iónico llamado anoctamina 4 (ano4) es necesario para la activación de las neuronas GI en respuesta a un nivel bajo de glucosa. De hecho, nuestros datos demuestran que ano4 es un marcador que define las neuronas GI. Si una neurona VMH expresa ano4, es una neurona GI. Si una neurona VMH no expresa ano4, no es una neurona GI», ha detallado el científico.

A continuación, los investigadores estudiaron el papel de las neuronas GI en la regulación de la glucosa en sangre en un modelo de ratón de diabetes de tipo 1. En este modelo, las neuronas GI productoras de insulina no producen insulina y las células beta pancreáticas productoras de insulina están ausentes.

La falta de insulina desencadena un aumento de los niveles de azúcar en sangre, la característica distintiva de la diabetes. Al eliminar genéticamente el gen ano4 en las neuronas GI situadas en la VMH de estos ratones diabéticos, los investigadores normalizaron sustancialmente los niveles de azúcar en sangre.

«Nuestros hallazgos sugieren que las neuronas del cerebro que detectan la glucosa son importantes para la regulación de la glucosa en todo el organismo. Descubrimos que las neuronas GI tienen una función importante durante la diabetes, cuando las células beta pancreáticas no producen insulina para controlar los niveles de azúcar en sangre. En este caso, los niveles de glucosa en sangre pueden manipularse con bastante eficacia en el modelo de ratón eliminando un único gen de las neuronas GI, un pequeño grupo de células del cerebro. A continuación, queremos determinar si la inhibición farmacológica de ano también ayudaría a controlar los niveles de glucosa en sangre en este modelo de diabetes de tipo 1, y en modelos de diabetes de tipo 2», ha remachado Xu.