FMS便携式动物能量代谢仪助力小鼠食欲素神经元、葡萄糖、能量代谢同步监测
下丘脑分泌素/食欲素神经元（HON）被认为是葡萄糖感知传感器。HON是否跟踪血糖的时间特征（例如变化率）的基本问题一直难以解决，因为以前的研究没有以足够的时间分辨率同时记录HON激活和血糖动力学等生理过程。这一点尤其重要，因为HON活动被认为受多种神经输入的调节，并且可能与代谢率和能量使用有关。这种HON调节的新兴多变量背景使得HON活性是否反映血糖尚不清楚。
2024年5月21日，苏黎世联邦理工学院Denis Burdakov团队在国际yi流学术期刊《自然—神经科学Nature neuroscience，IF＞21.2》发表“Orexin neurons track temporal features of blood glucose in behaving mice”一文，研究表明小鼠大脑中的食欲素神经元负责跟踪血糖水平的变化速度。实验中为了确保HON、葡萄糖、代谢参数和运动的高度同步性监测，研究团队设计了如下实验方案（图1），所有数据均通过 MATLAB导出并进一步处理分析。
图1 同步光纤光度法、间接量热法（见上图左下角美国Sable便携式代谢气体分析仪）、葡萄糖和温度遥测以及运动记录的实验装置方案。
图2 行为和代谢变量对HONS的相对影响。在相同的时间分辨率下共同监测多个变量，葡萄糖（盐水）注射后的血糖、HON、体温、呼吸交换比率RER、能量消耗EE、活动量等的实时变化，使用多元线性回归编码模型根据其他生理变量（“预测因子”）定量预测HON群体活动，计算每个生理变量对缓慢HON群体反应的相对贡献（图2i）。最 高的相对贡献归因于葡萄糖的导数（29.7±2% 对解释方差的相对贡献），其次是消耗的氧气量（VO2，21.1±3.6%）和产生的二氧化碳体积的导数 （VCO2，17.6±2.8%）（图2j）。
研究数据显示，HON在葡萄糖诱发的运动抑 制中起着重要作用。这可能具有进化优势，因为它抑 制了远离含葡萄糖的食物来源，从而促进了额外的消耗或能量储存。研究结果为进一步研究开辟了更多方向。特别是涉及代谢控制的领域值得进一步研究，因为HON去除小鼠明显正常的葡萄糖耐量并不排除HON对代谢其它多个方面的潜在影响。
总的研究表明，HON主要以变化率（衍生跟踪）反应血糖峰值，并同时处理葡萄糖和运动信息。HON活动对葡萄糖诱发的运动抑 制非常重要。这些发现揭示了大脑葡萄糖感知的时间维度，并将大脑唤醒协调器中血糖感知的神经生物学观点和算法观点联系起来。
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