A glicose é o principal substrato energético do sistema nervoso central (SNC). A regulação da glicemia se dá por mecanismos endócrinos e comportamentais, e o SNC controla esses mecanismos de respostas. A resposta contra-regulatória (CCR) é uma resposta autonômica que impede níveis glicêmicos muito baixos, e a falha dessa resposta é um problema de saúde, sobretudo para os diabéticos. Os neurônios do núcleo do trato solitário (NTS) são sensíveis às oscilações na concentração da glicose extracelular. E essas mudanças levam a alterações nas propriedades passivas da membrana celular. Grande parte dos neurônios do NTS desafiados com uma solução com baixa glicose (de 5 mM para 0,5 mM de glicose extracelular) tem seus potenciais de membrana despolarizados por um mecanismo não compreendido ainda. Neste trabalho decidimos investigar com mais detalhes os mecanismos da despolarização induzida por baixa concentração de glicose extracelular (baixa glicose) nos neurônios do NTS. Primeiro decidimos investigar se as alterações induzidas pela baixa glicose poderiam ser mimetizadas pela redução da síntese de ATP pela mitocôndria usando o desacoplador mitocondrial CCCP (1 µM). Mostramos que o CCCP reproduziu os efeitos da baixa glicose: despolarizando a membrana, induzindo uma corrente de entrada, diminuindo a resistência de entrada e mimetizando algumas alterações no potencial de ação (PA) desses neurônios. Para testar se glicose baixa, bem como o CCCP, estaria despolarizando a membrana via inibição da Na+/K+ ATPase - afetando o gradiente iônico - inibimos a atividade da bomba com 10 µM de ouabaína. O potencial de membrana despolarizou como na baixa glicose, mas não houve diminuição na resistência de entrada, nem alterações nos parâmetros de PA. Por outro lado, a ativação ou inibição da AMP quinase (AMPK), uma enzima ativada em situações de baixa de ATP intracelular, não reproduziu ou antagonizou os efeitos da baixa glicose de forma geral. Como objetivo paralelo, verificamos se o BDNF, por estar envolvido na modulação de neurônios do NTS e de respostas no balanço energético, poderia mimetizar os efeitos da baixa glicose. No geral, o BDNF não reproduziu esses efeitos, mas reduziu o limiar de disparo e a latência para o disparo dos PAs. Concluímos que a perfusão dos neurônios do NTS subpostremal com uma solução de baixa glicose despolariza a membrana provavelmente por uma redução do ATP intracelular, mas não pela ativação de AMPK ou diminuição da atividade da Na+/K+ ATPase. Além disso, o BDNF não reproduziu os efeitos da baixa glicose e provavelmente não os medeia.

Glucose is the main energy source of the CNS. The regulation of blood glucose takes place through endocrine and behavioural mechanisms, with CNS controls of these responses. CCR (counter-regulatory response) is an autonomic response essential to counteract very low glycaemic levels, and the failure of this response is a health problem, especially for diabetics. Neurons in the nucleus of the solitary tract (NTS) are sensitive to concentration of extracellular glucose fluctuations, these changes lead to changes in the passive properties of the cell membrane. Most NTS neurons subjected to a quick change to a low solution glucose (from 5 mM to 0.5 mM extracellular glucose) have their membrane potentials depolarized by a mechanism that is still not understood. In this work, we investigate the mechanisms triggering the depolarization induced by low glucose in NTS neurons. First, we decided to investigate whether the changes induced by low glucose could be mimicked by reducing mitochondrial ATP synthesis using the uncoupler agent CCCP (1 µM). We showed that CCCP reproduced the effects of low glucose: depolarizing the membrane, inducing an input current, decreasing input resistance, and mimicking some changes in the action potential (AP) of these neurons. To test whether low glucose, as well as CCCP, would be depolarizing the membrane via inhibition of the Na+/K+-ATPase - affecting the ion gradient - we inhibited the pump activity with 10 µM of ouabain. Membrane potential depolarized as in low glucose, but there was no decrease in input resistance, as well as no change in AP parameters. On the other hand, activation or inhibition of AMPK, an enzyme activated by decreased intracellular ATP, did not reproduce the effects of low glucose in general. As a parallel objective, we verified whether BDNF, as it is involved in the modulation of NTS neurons and responses in energy balance, could mimic the effects of low glucose. We conclude that perfusion of neurons of the subpostremal NTS with a low glucose solution depolarizes the membrane by probably a reduction of intracellular ATP, but not by activation of AMPK or decreasing the Na+/K+-ATPase activity. Additionally, BNDF is unlikely to mediate the effects of low glucose in NTS neurons.