O cérebro é altamente dependente da glicose para manter o metabolismo celular, e a hipoglicemia cerebral pode comprometer a neurotransmissão e sobrevivência. O núcleo do trato solitário (NTS) é um centro integrativo para o controle da glicemia, e recentes estudos mostram que neurônios e astrócitos do NTS podem responder a alterações da concentração de glicose no ambiente extracelular. No presente estudo, visamos investigar os mecanismos de sensibilidade à baixa glicose extracelular em neurônios e astrócitos do NTS em fatias do tronco encefálico de roedores. Em condições normoglicêmicas, verificamos que a maioria dos neurônios do NTS despolarizam em resposta à baixa glicose extracelular por um mecanismo dependente de voltagem que envolve a abertura de uma corrente catiônica. Adicionalmente, demonstramos que os canais para potássio sensíveis ao ATP (KATP) controlam o potencial de repouso da membrana, e portanto são moduladores significativos da sensibilidade à baixa glicose extracelular em neurônios do NTS. Em astrócitos do NTS, observamos que a diminuição da concentração de glicose extracelular aumenta a frequência de oscilações de cálcio citosólico por um mecanismo dependente da mobilização de cálcio mediada pelo receptor de inositol 1,4,5-trifosfato tipo 2 (IP3R2) em retículos endoplasmáticos. Verificamos também a existência de sinalização astrócito-neurônio por glutamato, a qual pode ser regulada pela concentração de glicose do meio externo. Além disso, demonstramos que uma condição hiperglicêmica compromete a sensibilidade à baixa glicose extracelular em neurônios e astrócitos do NTS, e pode afetar a gliotransmissão. Nossos dados sugerem que a sensibilidade à baixa glicose extracelular em neurônios e astrócitos do NTS pode estar relacionada à deficiência autonômica associada à hipoglicemia.

The brain primarily relies on glucose for sustaining cell metabolism, and brain hypoglycemia may compromise neurotransmission and cell survivor. The nucleus tractus solitarius (NTS) is an integrative center for the control of circulating glucose, and recent studies have shown that NTS neurons and astrocytes can respond to glucose concentration changes in the extracellular milieu. Here, we aimed to investigate the low-glucose-sensing mechanisms in NTS neurons and astrocytes from rodent brainstem slices. In normoglycemic conditions (5 mM glucose), we verified that most NTS neurons depolarize in response to a low-glucose challenge (0.5 mM glucose), in a voltage-dependent mechanism involving the opening of a cationic current. Additionally, we demonstrated that ATP-sensitive potassium channels (KATP) control the resting membrane potential, thus notably modulating the low-glucose response in neurons. Regarding the NTS astrocytes, we observed that the reduction of external glucose concentration induces an increase in calcium oscillation frequency in the soma via an inositol 1,4,5-triphosphate type 2 (IP3R2)- dependent calcium release from the endoplasmic reticulum. We also verified the existence of a glutamate-mediated astrocyte-neuron signaling that can be regulated by extracellular glucose levels. Moreover, we showed that a hyperglycemic condition (10 mM glucose) compromises the low-glucose sensitivity in NTS neurons and astrocytes, and can affect gliotransmission. Our data suggest that the low-glucose sensing mechanisms might be related to the hypoglycemia-associated autonomic failure