Systemic Glucose Regulation by a Hindbrain Inhibitory Circuit in a Mouse Model of Type 1 Diabetes

背运动核 内分泌学 内科学 加巴能 抑制性突触后电位 迷走神经 化学 毒蕈碱乙酰胆碱受体 孤核 兴奋剂 刺激 生物 受体 医学
作者
Jelena A. Juras,Soledad Pitra,Bret N. Smith
出处
期刊:Neuroendocrinology [Karger Publishers]
卷期号:114 (3): 302-312
标识
DOI:10.1159/000536142
摘要

<b><i>Introduction:</i></b> Previous work showed that increasing the electrical activity of inhibitory neurons in the dorsal vagal complex (DVC) is sufficient to increase whole-body glucose concentration in normoglycemic mice. Here we tested the hypothesis that deactivating GABAergic neurons in the dorsal hindbrain of hyperglycemic mice decreases synaptic inhibition of parasympathetic motor neurons in the dorsal motor nucleus of the vagus (DMV) and reduces systemic glucose levels. <b><i>Methods:</i></b> Chemogenetic activation or inactivation of GABAergic neurons in the nucleus tractus solitarius (NTS) was used to assess effects of modulating parasympathetic output on blood glucose concentration in normoglycemic and hyperglycemic mice. Patch-clamp electrophysiology in vitro was used to assess cellular effects of chemogenetic manipulation of NTS GABA neurons. <b><i>Results:</i></b> Chemogenetic activation of GABAergic NTS neurons in normoglycemic mice increased their action potential firing, resulting in increased inhibitory synaptic input to DMV motor neurons and elevated blood glucose concentration. Deactivation of GABAergic DVC neurons in normoglycemic mice altered their electrical activity but did not alter systemic glucose levels. Conversely, stimulation of GABAergic DVC neurons in mice that were hyperglycemic subsequent to treatment with streptozotocin changed their electrical activity but did not alter whole-body glucose concentration, while deactivation of this inhibitory circuit significantly decreased circulating glucose concentration. Peripheral administration of a brain impermeant muscarinic acetylcholine receptor antagonist abolished these effects. <b><i>Conclusion:</i></b> Disinhibiting vagal motor neurons decreases hyperglycemia in a mouse model of type 1 diabetes. This inhibitory brainstem circuit emerges as a key parasympathetic regulator of whole-body glucose homeostasis that undergoes functional plasticity in hyperglycemic conditions.

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