Intranasal Insulin Alleviates Traumatic Brain Injury by Inhibiting Autophagy and Endoplasmic Reticulum Stress‐mediated Apoptosis Through the PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway

PI3K/AKT/mTOR通路 自噬 蛋白激酶B 标记法 神经保护 小胶质细胞 胰岛素受体 胰岛素 未折叠蛋白反应 细胞凋亡 内分泌学 内科学 医学 生物 内质网 信号转导 细胞生物学 炎症 胰岛素抵抗 生物化学
作者
Xin Ding,Lili Zhang,Xinping Zhang,Yang Qin,Ke Yu,Xiaokun Yang
出处
期刊:Neuroscience [Elsevier]
卷期号:529: 23-36 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.neuroscience.2023.08.009
摘要

Intranasal insulin reduces lesion size and enhances memory capacity in traumatic brain injury (TBI) models, but the molecular mechanisms behind this neuroprotective action not yet understood. Here we used Feeney's free-falling method to construct TBI mouse models and administrated intranasal insulin, rapamycin, insulin and rapamycin, or normal saline to assess their effects on neurological functions, cerebral edema, and the expression of Iba1 in microglia through immunofluorescence assay. We also measured concentrations of interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in the brain using enzyme immunosorbent assay, investigated apoptosis with TUNEL staining and Western blotting, and evaluated autophagy, endoplasmic reticulum (ER) stress, and PI3K/Akt/mTOR signaling pathway with Western blotting. The autophagosome was assessed through transmission electron microscopy. Our findings demonstrated that intranasal insulin promoted neurological recovery, decreased brain swelling, and reduced injury lesions on days 1, 3, and 7 post TBI. Moreover, intranasal insulin reduced microglia activation and the concentration of IL-1β or TNF-α on the same days. Through Western blotting and transmission electron microscopy, we observed that intranasal insulin suppressed autophagy while activating the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway on days 1 and 3 post TBI. TUNEL assay and Western blotting also indicated that intranasal insulin inhibited ER stress-mediated apoptosis. Interestingly, the mTOR inhibitor rapamycin partially blocked the pro-autophagy and anti-apoptosis effects of intranasal insulin both on days 1 and 3 post TBI. Our results suggest that intranasal insulin can ameliorate TBI by regulating autophagy and ER stress-mediated apoptosis through the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway, providing a promising therapeutic strategy for TBI.
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