Expression of insulin and GLP-1 receptors in interneurons of the cerebral cortex

The action of insulin is not restricted to peripheral organs. Insulin receptors and signal transduction pathways described in the periphery are involved in a wide array of functions in the central nervous system. It is generally accepted that insulin produced by pancreatic beta cells in physiologica...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Csajbók Éva
Other Authors: Lengyel Csaba
Tamás Gábor
Format: Dissertation
Published: 2019-05-16
Subjects:
doi:10.14232/phd.10078

mtmt:31320715
Online Access:http://doktori.ek.szte.hu/10078
Description
Summary:The action of insulin is not restricted to peripheral organs. Insulin receptors and signal transduction pathways described in the periphery are involved in a wide array of functions in the central nervous system. It is generally accepted that insulin produced by pancreatic beta cells in physiological conditions or applied intranasally with a therapeutic purpose for mild to moderate Alzheimer’s disease finds its way to neurons of the cerebral cortex. The timescale of external insulin transport to the vicinity of neurons is relatively slow, consistent with long-term homeostatic regulation of neural networks. Recent work has overwhelmingly shown that insulin is also synthesised locally in the cerebral cortex. Neuron-derived insulin is capable of rapid modulation of synaptic and microcircuit mechanisms and is suggested to regulate on-demand energy homeostasis of neural networks. Our results provide evidence for functional expression of GLP-1 receptors in neurons known to release insulin in the cerebral cortex. Hyperglycemia increases the expression of GLP-1 receptors in neurogliaform cells suggesting that endogenous incretins and therapeutic GLP-1 receptor agonists might have effects on these neurons similar to that of pancreatic beta cells. We suggest that novel therapeutic strategies might include modulation of neural insulin production in the brain by GLP-1 agonists for counteracting diabetes, obesity and neurodegenerative diseases. Recent experiments in which lost pancreatic beta cells were replaced by autologous transplants of insulin-producing neural progenitor cells signal the immense therapeutic potential of this approach for diabetes.
Az inzulin hatása nem korlátozódik a perifériás szervekre. A periférián leírt inzulinreceptorok és jelátviteli útvonalak a központi idegrendszer számos funkciójában részt vesznek. Általánosan elfogadott, hogy a hasnyálmirigy béta-sejtjei által fiziológiás körülmények között előállított vagy az Alzheimer-kórban terápiás céllal alkalmazott intranazális inzulin eléri az agykéreg idegsejtjeit. A perifériás inzulin lassan jut el az agyban található neuronok közelébe, összhangban a idegi hálózatok hosszú távú homeosztatikus szabályozásával. A közelmúltban végzett munka megmutatta, hogy az agykéregben is szintetizálódik inzulin. A neuronból származó inzulin képes a szinaptikus és mikrohálózati mechanizmusok gyors modulálására és feltevésünk szerint szabályozza az idegi hálózatok metabolikus igény szerinti energia homeosztázisát. Eredményeink igazolják a GLP-1 receptorok funkcionális expresszióját olyan agykérgi idegsejtekben, amelyek inzulint szabadítanak fel. A hiperglikémia növeli a GLP-1 receptorok expresszióját ezekben a neurogliaform sejtekben, ami arra utal, hogy az endogén inkretinek és a terápiás GLP-1 receptor agonisták hasonló hatással lehetnek ezekre a neuronokra, mint a hasnyálmirigy béta-sejtjeire. Javaslatunk szerint érdemes olyan új terápiás stratégiákat megfontolni, amelyek a GLP-1 agonistákon keresztül az agyban modulálják az idegsejtek inzulintermelését cukorbetegség, elhízás neurodegeneratív betegségek esetén.