Rola szlaku kinazy mTOR w kształtowaniu odpowiedzi centralnego i obwodowego układu nerwowego w różnych stanach fizjologicznych zwierząt

Abstract

Kinaza mTOR jest zaangażowana w utrzymanie homeostazy przez integrowanie informacji dotyczących czynników wzrostowych, energetycznych oraz odżywczych. Rola kinazy jest istota zwłaszcza w układzie nerwowym, na poziomie którego zaburzona aktywność mTOR może prowadzić do licznych neuropatologii. Celem badań było określenie roli szlaku mTOR w kształtowaniu odpowiedzi centralnego i obwodowego układu nerwowego w różnych stanach fizjologicznych zwierząt ze szczególnym uwzględnieniem wpływu zaburzeń glikemii. Badania przeprowadzono w hodowli astrocytów oraz na tkankach pobranych od myszy i szczurów z normoglikemią oraz hyperglikemią. Zmienne stężenie glukozy w medium wywołało istotne zmiany we wszystkich badanych parametrach dotyczących astrocytów: odnotowano zmianę ekspresji mRNA Raptor, Rictor i GFAP, proliferacji komórek oraz sekrecji IL-6 i BDNF. Badania in vivo także potwierdziły zaangażowanie szlaku mTOR w regulowanie aktywności układu nerwowego w warunkach hyperglikemii. Wnioski: Szlak mTOR bierze udział w uruchomieniu mechanizmów neuroprotekcyjnych m.in. przezmodulowanie aktywności układu opioidowego w warunkach zmiennego stężenia glukozy. Różnice gatunkowe sugerują, że analiza mechanizmów leżących u podstaw rozwoju zespołu metabolicznego związanego także ze zmianami w CNS i PNS powinna być przeprowadzana na różnych gatunkach, ale z zastosowanie jednego modelu doświadczalnego.

The mTOR kinase involved in the maintenance of homeostasis by integration of growth factors, energy factors and nutrient signaling. The role of kinase is especially important in nervous system in which impaired activity of mTOR may cause many neuropathologies. The aim of study was to determine the role of mTOR in central and peripheral nervous system in different physiological conditions with particular emphasis on impaired glucose conditions in two animal species. As a materials rat astrocyte cell line and tissues from rats and mice with normoglycemia and hyperglycemia were used. Higher as well as lower concentration of glucose in culture media significantly changed all tested parameters in astrocytes: mRNA expression of Raptor, Rictor and GFAP, cells proliferation and IL-6 and BDNF secretion. In vivo study also confirmed the involvement of mTOR pathway in the regulation of nervous system activity in hyperglycemia. Conclusions: mTOR is involved in neuroprotection under variable glucose conditions by influence e.g. on opioid system. Species differences suggest that analysis on mechanisms underlying the development of metabolic syndrome associated with changes in CNS and PNS should be carried out on the different species, but with the use of a unified experimental model.