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糖类

  葡萄糖代谢是众细胞生物新陈代谢运动的紧张构成局部,糖代谢调度的失衡会导致一系列疾病的爆发,如孕育发育杂乱和糖尿病。正在哺乳动物中,血糖浓度的稳态要紧依附胰岛β细胞和α细胞渗出的胰岛素和胰高血糖素举行调控。胰岛细胞的性能能够受到神经-体液双重调度,此中血糖对胰岛细胞性能的直接调度曾经被遍及看法,而神经体系对胰岛细胞性能的调度机制则特别庞大。值得一提的是,人们曾经正在哺乳动物中枢神经体系中出现了具有葡萄糖感测性能的神经元。这类神经元能够影响动物血糖的调控和葡萄糖稳态,然而其背后的调度机制则不齐全清晰

  果蝇举动经典形式生物,其糖代谢流程与哺乳动物的高度雷同性使其成为糖代谢和糖尿病研讨的有用东西。果蝇基因组能够编码众个胰岛素样众肽(Drosophilainsulin like peptide,Dilp)以及与胰高血糖素同源的激脂激素(Ddipokinetichormone,Akh),从而竣事对糖代谢的双向调度【2】。果蝇体内同样存正在可领受葡萄糖信号刺激的中枢神经元【3,4】,然而与哺乳动物中的情形雷同,这类神经元对果蝇糖代谢运动的影响则尚属未知。

  因为CN神经元正在葡萄糖感知流程中的紧张效率,作家最初确认了糖类对CN神经元的直接刺激。运用离体脑机闭培育和与钙信号监测技艺,作家出现CN神经元可领受众种可生物运用的糖类的刺激,如D-葡萄糖、D-果糖和D-海藻糖,但对L-葡萄糖、蔗糖和氨基酸则没有反映。正在此根柢上,作家验证了糖类刺激CN神经元的效率机制。与胰岛β细胞雷同,CN神经元对糖类的刺激反映依赖于糖类的摄取、转运、代谢流程以及后续钙信号的激活,而这一结果进一步确认了CN神经元举动糖类感测神经元的性能。

  正在作品中,作家最初运用大方果蝇Gal4驱动子品系(Gal4driver line)对果蝇神经元举行随机压制,并正在此根柢上筛选对D-葡萄糖和L-葡萄糖区别本事缺失的个人。通过筛选,作家出现两个差异的导致葡萄糖感知缺陷的驱动子品系配合记号了一对位于中枢神经体系背外侧的神经元。因为这对神经元能够被Crz-Gal4驱动子记号并外达短神经肽F(Shortneuropeptide F,sNPF),作家将此神经元定名为CN神经元。通过对CN神经元举行压制,作家确认了其正在葡萄糖感知性能中的紧张效率。而进一步运用GFP对CN神经元举行记号,作家出现CN神经元的轴突通过二分叉差别向中枢神经体系脑间部(ParsIntercerebralis,PI)和位于中枢神经体系腹侧的心侧腺(CorporaCardiaca,CC)举行投射。因为果蝇合成Dilp的神经内渗出细胞(Insulin-producingCell,IPC)位于PI区域内,而CC则是合成Akh的要紧器官,故作家假设CN神经元能够通过其轴突信号直接影响Dilp和Akh的渗出性能。

  接下来作家检测了CN神经元运动对IPC和CC细胞性能的影响。手机购彩运用GFPReconstitution Across Synaptic Partners(GRASP)方式,作家最初验证了CN神经元与IPC以及CC细胞间的直接触彼此效率。正在此根柢上,通过对细胞内钙信号以及Dilp和Akh秤谌的监测,作家出现CN神经元对IPC和CC的渗出性能起到相反的效率。激活CN神经元能够鞭策IPC中Dilp的渗出,压制CC细胞Akh的渗出,而压制CN神经元则相反。这一结果显然的接济了作家的假设,阐明了CN神经元能够通过调度Dilp和Akh的渗出对果蝇糖代谢发作调控性能。

  于此同时,作家也研讨了CN神经元对IPC和CC细胞发作反向效率的分子机制。作家出现,sNPF举动神经递质介导了CN神经元与IPC以及CC细胞间的信号通报。正在IPC中,sNPF受体与Gq卵白连结,介导了CN神经元对IPC的激活。而正在CC细胞中,sNPF受体则与Gi/o卵白连结,竣事了相反的性能。

  综上,本文运用果蝇大领域遗传学筛选的上风,获胜的识别了一组对果蝇糖代谢发作直接调度效率的神经元。作品证据了果蝇的胰岛素-胰高血糖素体系同样受到体液和神经的双重调度,而且指知道此中一条清爽的神经内渗出调度通途。这一出现对付果蝇糖代谢和糖稳态的研讨具有紧张事理,对哺乳动物的联系研讨也将具有必然的鉴戒代价。


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