Insulin Signaling Pathways: From Peripheral Tissues to Emerging Functions in the Neurons

Abstract

Signální dráhy inzulínu a inzulínu podobným růstovým faktorům (IGFs) hrají klíčovou roli v regulaci glukózové homeostázy a energetického metabolismu v periferních tkáních. Podle nejnovějších poznatků je tato signalizace neméně důležitá v nervových buňkách v mozku. Inzulínové a IGFs signální kaskády jsou iniciovány navázáním těchto molekul na specifické receptory na povrchu cílových buněk, což spouští řadu fosforylačních kroků vedoucích k aktivaci dalších proteinů a transkripčních faktorů. V játrech inzulín a IGF-1 potlačují jaterní produkci glukózy prostřednictvím inhibice glykogenolýzy a glukoneogeneze a zároveň stimulují glykogenezi. V kosterním svalstvu a tukové tkáni podporují příjem glukózy. Tyto mechanismy jsou nezbytné pro udržení normální hladiny glukózy v krvi a regulaci metabolismu lipidů a proteinů. V centrálních nervovém systému tyto signální dráhy zásadně ovlivňují zdraví, vývoj a funkci neuronů. Poruchy v regulaci inzulínové a IGFs signalizace v periferních tkáních a v mozku jsou spojovány s rozvojem metabolických poruch a neurodegenerativních onemocnění. Tato práce shrnuje současné poznatky o signalizaci inzulínu a IGFs v periferních tkáních a neuronech, s důrazem na jejich vliv na buněčné procesy a jejich úlohu ve vzniku metabolických a neurodegenerativních poruch.

Insulin and insulin-like growth factors (IGFs) signaling play crucial roles in regulating glucose homeostasis and energy metabolism in peripheral tissues. According to the latest findings, this signaling is also important in neurons in the brain. The insulin and IGFs signaling cascades are initiated when these molecules bind to specific receptors on the surface of target cells, triggering a series of phosphorylation events that activate various proteins and transcription factors. In the liver, insulin and IGF-1 suppress hepatic glucose production by inhibiting glycogenolysis and gluconeogenesis while promoting glycogenesis. Additionally, in skeletal muscle and adipose tissue, they facilitate glucose uptake. These mechanisms are essential for maintaining normoglycemia and modulating lipid and protein metabolism. In the brain, insulin and IGFs signaling significantly influence neuronal health, development, and function. Dysregulation of these signaling pathways in both peripheral tissues and the brain has been associated with metabolic disorders and neurodegenerative diseases. This thesis summarizes the current understanding of insulin and IGFs signaling in peripheral tissues and neurons, highlighting its impact on cellular processes and their role in the development of metabolic and...