下丘脑-交感神经-肝脏轴在压力诱导葡萄糖释放中的关键作用

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928次浏览发布时间：2024-11-14 16:11:12

　　在动物的应激反应中，快速的葡萄糖供给是维持生存所必需的，特别是在面临压力时，机体需要迅速获取能量以应对潜在的威胁。传统上，压力诱导的葡萄糖释放被认为是通过下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴或交感-肾上腺-髓质(SMA)轴进行调控，这两种途径均依赖肾上腺素的分泌。然而，这些机制往往表现出较明显的时间延迟，这与机体在短时间内急需葡萄糖的需求存在矛盾。最近，来自中国科学技术大学等机构的研究人员在《Nature Communications》上发表的一项研究揭示了一种肾上腺独立的途径——下丘脑-交感神经-肝脏轴(HSL轴)，并证实其在压力诱导的葡萄糖释放中起着关键作用。

　　传统压力反应的葡萄糖释放机制

　　应激反应是机体为应对外部威胁或挑战而产生的一系列生理反应。在这些反应中，葡萄糖的快速释放至关重要，因为葡萄糖是机体在应激状态下所需的能量来源。经典的理论认为，压力诱导的葡萄糖释放主要通过HPA轴或SMA轴来调控。在HPA轴中，压力信号通过下丘脑促进促肾上腺皮质激素(ACTH)分泌，进而刺激肾上腺分泌皮质醇，促进肝脏中的糖异生过程，释放葡萄糖。而在SMA轴中，交感神经激活肾上腺髓质分泌肾上腺素，从而调节糖代谢。

　　尽管这两种机制为机体提供了应对压力的能力，但它们存在一个共同的局限：两者的激活需要一定的时间，通常会有明显的延迟，而这种延迟与机体对迅速释放葡萄糖的需求是不匹配的。因此，研究者开始探索是否存在一种更加快速的葡萄糖释放途径。

　　下丘脑-交感神经-肝脏轴：一种新的葡萄糖调节通路

　　为了解决这一问题，研究人员重点关注下丘脑中与压力反应相关的神经元。通过病毒追踪和光遗传学操控技术，研究人员发现下丘脑室旁核(PVN)中的促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)神经元在调节压力引起的葡萄糖释放中起着重要作用。研究表明，当激活这些CRH神经元时，小鼠体内的葡萄糖水平迅速上升，证明了下丘脑CRH神经元在压力诱导的葡萄糖释放中的关键作用。

　　进一步研究发现，CRH受体，尤其是CRH受体亚型2(CRHR2)，在葡萄糖调节中发挥了重要作用。通过使用CRH受体拮抗剂和基因敲除模型，研究人员确认了CRHR2的激活对压力诱导的葡萄糖调节至关重要。这表明，CRHR2不仅在下丘脑中起作用，还可能通过其他途径调节全身葡萄糖水平。

　　交感神经在肝脏中的作用

　　在进一步的实验中，研究者着重研究了交感神经在葡萄糖调节中的角色。通过激活腹内侧下丘脑(VMH)中的CRHR2受体，研究人员发现，CRHR2能够接受来自下丘脑CRH神经元的投射，并通过交感神经调节肝脏中的糖异生过程。肝脏作为葡萄糖代谢的关键器官，其糖异生能力直接影响葡萄糖的释放速度和量。

　　通过这一神经-交感-肝脏轴，机体能够在应激状态下迅速释放葡萄糖，且这一过程不依赖肾上腺的激活。因此，研究人员揭示了HSL轴作为一种快速响应途径，能够在压力诱导的葡萄糖释放过程中发挥重要作用。

　　肾上腺依赖与非依赖机制的时间窗口差异

　　通过比较肾上腺依赖和肾上腺非依赖机制的时间窗口，研究人员得出结论：压力引起的葡萄糖释放有两个阶段。第一阶段是快速阶段，由HSL轴介导，能够在短时间内迅速提供葡萄糖，以应对急性压力。而第二阶段则是延迟阶段，由肾上腺素调节，负责维持长期的葡萄糖供给。因此，HSL轴提供了一种更为快速、直接的葡萄糖释放机制，而肾上腺则负责维持持续的葡萄糖供应。

　　研究意义与展望

　　这项研究不仅为我们揭示了下丘脑-交感神经-肝脏轴在应激反应中的重要作用，也为理解压力诱导的葡萄糖释放提供了新的视角。与传统的HPA轴和SMA轴不同，HSL轴通过调节交感神经和肝脏的糖异生，能够在没有肾上腺激素参与的情况下，迅速响应应激需求。这一发现可能为未来针对压力引发的代谢紊乱(如应激性高血糖)的治疗提供新的靶点。

　　未来的研究可以进一步探索HSL轴在不同类型压力下的作用机制，并考察其在不同物种中的普遍性。此外，深入研究CRH受体和交感神经如何精确调控肝脏糖代谢，也可能为糖尿病等代谢性疾病的治疗提供新的思路。总之，这一研究为我们理解压力调节机制和糖代谢提供了新的线索，并为探索应激相关疾病的治疗策略奠定了基础。

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