Estudo neuroanatômico e funcional no eixo dos núcleos Paraventricular do Hipotálamo - Motor Dorsal do Vago e fígado envolvidos no controle da glicemia decorrente da ação de insulina no sistema nervoso central - Santos, Karoline Martins dos (2023)
A glicose é a principal fonte energética para os tecidos, inclusive para o cérebro, e pode ser obtida pela dieta e por processos metabólicos. A fim de evitar grandes variações na sua disponibilidade, o que pode ser prejudicial ao organismo, sua concentração plasmática deve ser finamente controlada. O fígado é essencial na regulação da glicemia, produzindo, armazenando e liberando glicose conforme as necessidades do organismo. Além do fígado, há a participação de hormônios essenciais no controle da glicemia, como a insulina, que atua nas células promovendo captação de glicose, e atua no fígado no controle da liberação hepática de glicose. Evidências mostram que a insulina também age em regiões do sistema nervoso central, em áreas envolvidas com controle autonômico, como no hipotálamo e no bulbo, indicando sua função também no controle neural da liberação de glicose pelo fígado. Estudos prévios mostraram que a injeção de insulina intracerebroventricular (ICV) em ratos Wistar promoveu redução na concentração de glicose da veia hepática (CGVH), via um mecanismo neural dependente da ativação do ramo eferente do nervo vago para fígado. Por outro lado, esta mesma abordagem experimental não promoveu qualquer efeito quando realizada em animais espontaneamente hipertensos (SHR), os quais apresentam clássica disfunção autonômica. Estes achados levaram à hipótese deste estudo, de que a insulina ativa a via parassimpática de controle de funções hepáticas regulatórias da glicemia no eixo hipotálamo-bulbo-fígado, por mecanismos que estão disfuncionais nos SHR, e que, recuperando a disfunção autonômica, esta sinalização deficiente pode ser normalizada. Deste modo, um dos objetivos foi explorar a via PVN-DMV-fígado, de forma a entender como a insulina age nessa circuitaria para controlar as funções hepáticas de controle da glicemia de animais saudáveis e animais SHR, os quais apresentam um prejuízo da ação central de insulina no controle das funções hepáticas. Para tanto, primeiramente, abordamos os neurônios do DMV de SHR com o uso de interferência gênica pela tecnologia DREADD, e observamos que, após uma ativação seletiva e crônica deste núcleo, a injeção de insulina ICV foi capaz de promover a redução da CGVH para níveis semelhantes observados em ratos Wistar. Na próxima etapa experimental, foram analisadas as propriedades eletrofisiológicas de neurônios do DMV que se projetam para fígado (DMV-fígado) de Wistar e SHR com o uso técnica de whole-cell patch clamp, com o objetivo de avaliar a ação da insulina nestes neurônios e o envolvimento de potenciais neurotransmissores envolvidos nesta sinalização. Os resultados demonstraram que a insulina não causou qualquer efeito na excitabilidade dos neurônios DMV-fígado de ratos Wistar, porém evidenciamos que a aplicação de ocitonina (OT), um neuropeptídeo previamente demonstrado ser liberado por infusão de insulina ICV, promoveu despolarização do potencial de repouso da membrana e aumento da frequência de disparos de potenciais de ação quando aplicada em neurônios do DMV-fígado de Wistar. A aplicação de OT não causou os mesmos 10 efeitos em neurônios DMV-fígado de SHR, porém esta resposta foi revertida para aumento da frequência de disparos de potenciais de ação em um grupo de animais SHR previamente submetidos a exercício aeróbico moderado em esteira por 4 semanas. Neste contexto, especulamos que a ação da insulina central estaria ativando o hipotálamo, mais precisamente o núcleo paraventricular (PVN), que possui projeções diretas para os neurônios do DMV e é responsável pela produção e liberação de OT. Para confirmar que de fato a OT estaria participando da ativação da via parassimpática para fígado, foi feita a injeção de insulina ICV em Wistar, com prévio antagonismo dos receptores de OT (OTRant) na região do complexo dorso vagal do bulbo, incluindo o DMV. Os dados mostraram que, mesmo com uma baixa amostragem experimental, a injeção de OTRant atenuou a redução na CGVH induzida pela injeção de insulina ICV, indicando que a OT seria um potencial neurotransmissor envolvido na ativação da via parassimpática para fígado. Por fim, para compreender se a insulina ativaria os neurônios do PVN com projeções para o fígado (PVN-fígado), utilizamos a técnica de tracejamento neuronal transináptico combinado à avaliação eletrofisiológica destes neurônios. Os resultados demonstraram que a aplicação de insulina aumentou a frequência de disparos em neurônios do PVN-fígado por um mecanismo de sinalização intracelular dependente da sinalização do alvo de rapamicina em mamíferos, a mTOR. Desta forma, os achados deste estudo permitem concluir que a via PVN-DMV-fígado está relacionada no controle vagal da CGVH, na qual a insulina age na via ativando neurônios do PVN, via mTOR, que possivelmente ativa os neurônios do DMV por uma sinalização dependente de OT. Além disso, os achados indicam que a provável falha nos efeitos na neurotransmissão ocitocinérgica em neurônios do DMV de animais SHR pode estar relacionada à disfunção autonômica observada nesta linhagem, sendo que o exercício físico pode ser uma intervenção não farmacológica com benefícios para restabelecer essa disfunção e restabelecer o controle neural das ações centrais da insulina na liberação de glicose pelo fígado.