The role of PI-3 kinases/AKT pathway on the neuroprotective effect of melatonin after cerebral ischemia

Abstract

Metabolik fonksiyonlarının yanı sıra, antioksidatif etkileri nedeniyle melatonin kuvvetli bir nöroprotektif moleküldür. Ancak, serebral iskemi sonrasında melatoninin nöroprotektif etkileri dahilinde melatonin reseptörlerinin görevi ve sinyal iletimi hala bilinmemektedir. Farede serebral iskemi modeli ve PI-3 Kinaz/AKT yolağı inhibitörü wortmannini kullanarak, melatoninin iskemik beyin hasarından kaynaklanan fonksiyonel geri kazanım, beyin hasarı, ödem oluşumu, sinyal yolaklarına etkilerini değerlendirdik.Bu çalışmada, orta serebral arter oklüzyonu sonrası melatonin tedavisinin beyin hasarı ve beyin ödemini anlamlı derecede azalttığı ve beyiniçi Wortmannin enjeksiyonunun bunu geriye çevirdiği gösterilmiştir. Ayrıca, melatonin tedavisinin serebral iskemi sonrasında AKT fosforilasyonunu arttırdığını ve Wortmannin ile AKT inhibisyonunun 30 ve 90 dakika fokal serebral iskemi sonrasında melatoninin nöroprotektif etkisini tersine çevirdiği gösterilmiştir. Buna ilaveten, melatonin tedavisinin, yaşayan nöron sayısını arttırdığı ve apoptoz göstergesi olan TUNEL pozitif hücre sayısını azalttığı görülmüştür.Bu sonuçlar melatoninin nöroprotektif etkilerinin PI3K/Akt yolağı aracılığıyla gerçekleştiğine dair kanıt sunmaktadır. Ayrıca, kuvvetli fonksiyonel iyileşme felçli hastalarda melatonin ile kavram ispatı çalışmalarını desteklemektedir.

Apart from its metabolic functions, melatonin is a potent neuroprotective molecule owing to its antioxidative actions. However, the roles of melatonin receptors and signalling in the neuroprotective effects of melatonin after cerebral ischemia remain unknown. With the use of mice model of cerebral ischemia and PI-3Kinase/AKT pathway inhibitor wortmannin, I evaluated the effects of melatonin on functional recovery, brain injury, edema formation, signaling pathways resulting from ischemic brain injury.In this study, It is shown that melatonin treatment significantly decreases the infarct volume and brain edema after middle cerebral artery occlusion and this decrease is reversed by i.c.v injection of wortmannin. It is also demonstrated that melatonin treatment increases AKT phosphorylation after cerebral ischemia and the inhibition of AKT with Wortmannin reverses neuroprotective action of melatonin after 30 and 90 min of focal cerebral ischemia. Furthermore, melatonin treatment increases the number of surviving neurons, and decreases the number of TUNEL positive cells, which is a indicator of apoptosis.These results provide evidence that the neuroprotective effects of melatonin appear to be mediated through PI-3Kinase/Akt pathway. Furthermore, the robust functional improvement encourages proof-of-concept studies with melatonin in stroke patients.