By this author

PROTECTIVE AND ANTIOXIDANT EFFECTS OF INSULIN ON RAT BRAIN CORTICAL NEURONS IN A MODEL OF OXYGEN AND GLUCOSE DEPRIVATION IN VITRO

Issue number 1 from 01.01.2023

Инсулин при интраназальном введении является одним из наиболее перспективных протекторов для лечения нейродегенеративных и других болезней, связанных с поражениями мозга. Интересно, что при этих болезнях уровень инсулина в мозге (в противоположность его уровню в крови), как правило, сильно снижается, что, наряду с развитием резистентности к нему, приводит к нарушению инсулинового сигналинга в нейронах. При изучении in vitro механизмов защитного эффекта нейропротекторов при ишемии и реперфузии мозга используются разные модели. Целью настоящей работы является изучение защитного эффекта инсулина на нейроны коры мозга в культуре и его механизма действия при депривации глюкозы и кислорода (ДГК) и последующем восстановлении снабжения нейронов этими соединениями. Показано, что воздействие на нейроны ДГК в течение 1 или 3 ч с последующей инкубацией в полной ростовой среде с глюкозой и кислородом приводит к снижению жизнеспособности нейронов и увеличению образования активных форм кислорода, а преинкубация нейронов с инсулином в микромолярных концентрациях оказывает нейропротекторный и антиоксидантный эффекты. Найдено, что воздействие на нейроны ДГК в течение 1 ч и затем инкубация в полной ростовой среде приводит к падению активности протеинкиназы B – Akt (снижению отношения pAkt (Ser⁴⁷³)/Akt) и активации киназы гликогенсинтазы-3бета (GSK-3beta), одной из основных мишеней Akt, что выражается в снижении отношения pGSK-3beta (Ser⁹)/GSK-3beta. Преинкубация с инсулином, напротив, активирует Akt и инактивирует GSK-3beta. Эти эффекты инсулина, очевидно, вносят существенный вклад в его нейропротекторный эффект, т.к. активация GSK-3beta приводит к нарушению функций митохондрий и гибели нейронов. Показано также увеличение активности протеинкиназы, регулируемой внеклеточными сигналами (ERK1/2), при действии инсулина на нейроны, которая снижалась при действии ДГК с последующей инкубацией в полной ростовой среде.

8 0

INTRANASAL INSULIN DECREASES AUTOPHAGIC AND APOPTOTIC DEATH OF NEURONS IN THE RAT HIPPOCAMPAL C1 REGION AND FRONTAL CORTEX UNDER FOREBRAIN ISCHEMIA–REPERFUSION

Issue number 1 from 01.01.2023

Для разработки подходов к лечению ишемических поражений мозга важно понимание механизмов регуляции апоптотической и аутофагической гибели нейронов. При сильно выраженном ишемическом (или другом патологическом) воздействии нейроны могут гибнуть от активации и апоптоза, и аутофагии. Целью работы является оценка вклада активации аутофагии и апоптоза в гибель нейронов CA1 района гиппокампа и лобной коры мозга крыс при двухсосудистой ишемии переднего мозга и гипотензии и последующей длительной реперфузии, а также изучение способности инсулина, введенного интраназально, предотвращать аутофагическую и апоптотическую гибель нейронов. Ингибитор аутофагии 3-метиладенин или ингибитор апоптоза Ac-DEVD-CHO или фосфатный буфер вводили крысам интрацеребровентрикулярно до ишемии и реперфузии. Для подсчета количества живых нейронов срезы мозга окрашивали по Нисслю. При ишемии и реперфузии число живых нейронов в CA1 районе гиппокампа снижалось до 58.3 ± 1.5% от их содержания у ложнооперированных крыс (контроль, принятый за 100%). Введение крысам ингибитора аутофагии или апоптоза увеличивало число живых нейронов в районе CA1 гиппокампа c 58.3 ± 1.5% до 90.4 ± 2.2% (p < 0.001) и 71.6 ± 1.8% (p < 0.001) от контроля соответственно. Введение крысам 0.5 МЕ инсулина (до ишемии и ежедневно в течение 7 дней при реперфузии) нормализовало число живых нейронов в CA1 районе гиппокампа до 100.2 ± 1.9% от контроля. В лобной коре мозга также наблюдалось снижение жизнеспособности нейронов при ишемии и реперфузии и ее повышение при введении ингибиторов аутофагии и апоптоза и в большей степени при введении инсулина. Отличие заключалось в меньшей чувствительности нейронов коры мозга, чем нейронов гиппокампа, к ишемии и реперфузии. Полученные данные свидетельствуют о способности инсулина, введенного интраназально, уменьшать гибель нейронов мозга, вызванную активацией аутофагии и апоптоза, при ишемии мозга и реперфузии.

10 0

THE INHIBITION OF AUTOPHAGY AND APOPTOSIS BY INSULIN AS A BASIS OF ITS NEUROPROTECTIVE ACTION ON RAT BRAIN CORTICAL NEURONS UNDER CONDITIONS OF OXIDATIVE STRESS IN VITRO

Issue number 5 from 01.09.2023

Инсулин является одним из наиболее перспективных нейропротекторов. Существенным пробелом в понимании механизма его действия является отсутствие данных о том, способен ли он предотвращать аутофагическую гибель нейронов. Целью нашей работы были оценка вклада аутофагии и апоптоза в гибель нейронов коры мозга крыс в культуре при окислительном стрессе и изучение способности инсулина предотвращать эту гибель и ингибировать процессы аутофагии и апоптоза в нервных клетках. Изучено влияние перекиси водорода и инсулина на уровень двух основных маркеров аутофагии (LC3BII и SQSTM1/p62) и маркера апоптоза (расщепленная каспаза-3). Для оценки жизнеспособности нейронов использовали МТТ-тест, для измерения уровня маркерных белков применяли иммуноблоттинг. Найдено, что окислительный стресс вызывает активацию аутофагии и апоптоза в нейронах. Это проявляется в достоверном увеличении маркеров аутофагии LC3B-II и апоптоза (расщепленной каспазы-3) и в снижении уровня белка SQSTM1/p62. Содержание SQSTM1/p62, участвующего в образовании аутофагосом, снижается при активации аутофагии, т.к. белок подвергается деструкции в лизосомах. Перекись водорода вызывает аутофагическую и апоптотическую гибель нейронов, о чем свидетельствует значительное увеличение жизнеспособности нейронов в условиях окислительного стресса при действии ингибиторов аутофагии (3-метиладенина) и апоптоза (z-DEVD-FMK). В свою очередь инсулин, предотвращая гибель нейронов при окислительном стрессе, препятствует развитию аутофагии, вызывая снижение уровня липидированной формы LC3B-II и увеличение уровня SQSTM1/p62, и апоптоза, уменьшая уровень расщепленной каспазы-3. Защитное действие инсулина опосредуется активацией специфических сигнальных путей, связанных с рецепторами инсулина и IGF-1. Так, ингибитор рецепторов инсулина и IGF-1 BMS-754807 полностью блокирует нейропротекторный эффект инсулина. Таким образом, ярко выраженная активация аутофагии при окислительном стрессе является одной из причин гибели нейронов, а защита нейронов инсулином связана с подавлением не только апоптотической, но и аутофагической гибели этих клеток.

9 0

Intranasal administration of insulin to rats with forebrain ischemia and reperfusion decreases the intensity of autophagy and apoptosis in hippocampus and frontal brain cortex, possible mechanism of unsulin action

Issue number 1 from 20.02.2024

Найдено, что ишемия и последующая трехдневная реперфузия переднего мозга приводят к увеличению уровня маркера аутофагии LC3B-II, уровня глиального фибриллярного кислого белка (GFAP) и активации каспазы-3 в гиппокампе и лобной коре мозга крыс. При этом интраназальное введение крысам с ишемией и реперфузией мозга 0.5 МЕ инсулина (до ишемии и ежедневно при реперфузии) достоверно и значительно снижает уровень LC3B-II и активность каспазы-3 в изучаемых структурах. Это показывает способность инсулина ингибировать активацию аутофагии и апоптоза в переднем мозге при его ишемии и реперфузии. Не удалось выявить достоверного снижения уровня GFAP в этих районах мозга под влиянием введения животным инсулина. Показано, что интраназальное введение инсулина активирует протеинкиназу Akt (активирующую комплекс mTORС1, ингибирующий процессы аутофагии) и ингибирует протеинкиназу AMPK (инициируюшую процессы аутофагии) в гиппокампе и коре мозга крыс, что, очевидно, лежит в основе его способности снижать аутофагическую и апоптотическую гибель нейронов. Данные о модуляции инсулином активности протеинкиназ Akt и AMPK в опытах in vivo согласуются с результатами исследования возможного механизма нейропротекторного действия инсулина, проведенными нами ранее in vitro на нейронах коры мозга в состоянии окислительного стресса.

7 0