İnsülin hormonu ile astarlanan sinapslarda uzun dönemli güçlenme ve baskılanmanın araştırılması
Investigation of long term potentiation and long term depression in primed synapses by insulin
Yazar: ÖZLEM BARUTÇU
Danışman: PROF. DR. CEM SÜER
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Hormonlar = Hormones ; Plastisite = Plasticity ; Sinapslar = Synapses ; İnhibitör = Inhibitor ; İnsülin = Insulin

Özet:
İnsülin hormonu glukoz homeostazisi ve metabolizması için önemli bir düzenleyicidir. Son zamanlarda yapılan çalışmalar bu hormonun sinaptik plastisite, öğrenme ve bellek gibi beyin işlevlerinde de önemli rollerinin olduğunu göstermektedir. Mevcut çalışmanın amacı; insülin reseptörleri aktivasyonunun, nöronlarda uzun dönemli güçlenme (UDG) ve uzun dönemli baskılanma (UDB) ilişkili tau fosforlanmasını modüle edip etmeyeceğini ve hipokampal nöronlarda insülin/IR sinyal yolağının plastisite ile ilişkili tau fosforilasyon örüntüsünün regülasyonundaki önemini araştırmaktır. Çalışma 2 aylık genç (n=144) Wistar albino türü erkek sıçanlar üzerinde gerçekleştirildi. SF infüzyonu, İnsülin infüzyonu, NT157 infüzyonu ve İnsülin+NT157 infüzyonu verilen gruplar olmak üzere 4 grup oluşturuldu (n=36). Her grup kendi içerisinde 3 alt gruba ayrılarak elektrofizyolojik kayıtlar (Bazal kayıt, UDG ve UDB) alındı ve sıçanlar dekapite edilerek hipokampüs dokuları daha sonra çalışılmak üzere -80 derecede muhafaza edildi. Daha sonra bu hipokampüs örnekleri homojenize edilerek insülin/IR yolağı ile ilişkili genlerin (GSK3β, AKT1, IRS1, MAPT ve PI3K) ekspresyon düzeyleri gerçek zamanlı kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (RT-qPCR) yöntemiyle ve insülin/IR ilişkili proteinlerin (β-aktin, total GSK3β, p-GSK3β, total AKT1, p-AKT1, total IRS1 ve p-IRS1) aktiviteleri Western blot yöntemiyle ölçülmüş ve analiz edilmiştir.
Kimyasal ile indüklenen grupta PP-DG sinapslarında insülinin IRS inhibe edildiğinde gözlenmeyen bir sinaptik UDG indükleyebileceğini; buna karşın insülin ve NT157 tarafından somatik UDG'nin indüklenmesinin birbirinden bağımsız gerçekleştiğini gösterdik. Düşük frekanslı uyarı ile indüklenen grupta; insülinin DFU ile indüklenen somatik UDG'yi baskıladığını ve bu baskılanmanın IRS varlığında ortadan kalktığını gördük. Yüksek frekanslı uyarı ile indüklenen grupta; somatik UDG'nin insülin varlığında da indüklenebildiğini, ancak NT157 varlığında zayıfladığı gözlendi. 
Çalışma bulgularımız intrahipokampal insülin infüzyonu ve NT157 infüzyonunun UDG üzerine olan etkisini desteklemese de daha uzun süreli ya da daha yüksek konsantrasyonlarda insülin infüzyonu ile UDG nin değişip değişmeyeceği ya da insülinin başka sinaptik plastisite formlarına olan etkisinin ne olacağı konusunda yeni araştırmalara ihtiyaç vardır.
Anahtar Kelimeler: İnsülin hormonu; NT157 inhibitörü; Sinaptik plastisite; Uzun dönemli baskılanma; Uzun dönemli güçlenme.

Abstract:
Insulin hormone is an important regulator of glucose homeostasis and metabolism. Recent studies show that this hormone has important roles in brain functions such as synaptic plasticity, learning and memory. The aim of the present study; To investigate whether insulin receptor activation modulates long term potentiation (LTP) and long term depression (LTD) related tau phosphorylation in neurons and the importance of insulin/IR signaling pathway in the regulation of plasticity-related tau phosphorylation pattern in hippocampal neurons. The study was carried out on 2-month-old young (n=144) male Wistar albino rats. Four groups were formed: SF infusion, insulin infusion, NT157 infusion, and insulin+NT157 infusion groups (n=36). Each group was divided into 3 subgroups and electrophysiological recordings (Basal recording, LTP and LTD) were taken and the rats were decapitated and the hippocampus tissues were kept at -80 degrees for later study. Then, these hippocampus samples were homogenized and the expression levels of insulin/IR pathway-related genes (GSK3β, AKT1, IRS1, MAPT and PI3K) were determined by real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) method and insulin/IR-related proteins (β-actin, total GSK3β, p-GSK3β, total AKT1, p-AKT1, total IRS1 and p-IRS1) activities were measured and analyzed by Western blot method.
In the chemically induced group, we showed that insulin can induce a synaptic LTP at PP-DG synapses that is not observed when IRS is inhibited, whereas the induction of somatic LTP by insulin and NT157 occurs independently of each other. In the low-frequency stimulus-induced group, we found that insulin suppressed LFS-induced somatic LTP and this suppression was abolished in the presence of IRS. In the high-frequency stimulus-induced group, we observed that somatic LTP could also be induced in the presence of insulin but was attenuated in the presence of NT157.
Although our study findings do not support the effect of intrahippocampal insulin infusion and NT157 infusion on LTP, further studies are needed to determine whether LTP will change with longer duration or higher concentrations of insulin infusion or what the effect of insulin on other forms of synaptic plasticity.
Keywords: Insulin hormone; Long-term depression; Long-term potentiation; NT157 inhibitor; Synaptic plasticity.