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NTRK1-mediated protection against manganese-induced neurotoxicity and cell apoptosis via IGF2 in SH-SY5Y cells - 04/12/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.115889 
Caixia Zhang a, Bo Jiao a, Xueqin Cao a, Wencui Zhang a, Shangchen Yu a, Kaiwen Zhang a, Mi Zhang b, , Xianwei Zhang a,
a Department of Anesthesiology, Tongji Hospital of Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei Province, China 
b Department of Anesthesiology, Zhongnan Hospital, Wuhan University, Wuhan, Hubei Province, China 

Correspondence to: 169, East Lake Road, Wuchang District, Wuhan 430071, China.169, East Lake Road, Wuchang DistrictWuhan430071China⁎⁎Correspondence to: 1095 Jie Fang Avenue, Wuhan 430030, China.1095 Jie Fang AvenueWuhan430030China

Abstract

Background

Excessive manganese (Mn) exposure has been linked to neurotoxicity, cognitive impairments. Neurotrophic Receptor Kinase 1 (NTRK1) encodes Tropomyosin kinase A (TrkA), a neurotrophic receptor, as a mediator of neuron differentiation and survival. Insulin-like growth factor 2 (IGF2), a pivotal member of the insulin gene family, plays a crucial role in brain development and neuroprotection. Despite this knowledge, the precise mechanisms through which NTRK1 and IGF2 influence cell responses to Mn-induced neuronal damage remain elusive.

Methods

Cell apoptosis was assessed using CCK8, TUNEL staining, and Western blot analysis of cleaved Caspase-3. Lentiviral vectors facilitated NTRK1 overexpression, while small interfering RNAs (siRNAs) facilitated IGF2 knockdown. Real-time Quantitative PCR (qPCR) determined gene expression levels, while Western blotting measured protein expression.

Results

The study reveals that NTRK1 inhibits MnCl2-induced apoptosis in SH-SY5Y cells. NTRK1 overexpression significantly upregulated IGF2 expression, and subsequent siRNA-IGF2 experiments confirmed IGF2's pivotal role in NTRK1-mediated neuroprotection. Notably, the study identifies that NTRK1 regulates the expression of IGF2 in the neuroprotective mechanism with the involvement of ER stress pathways.

Discussion

The study reveals NTRK1's neuroprotective role via IGF2 against Mn-induced neurotoxicity and ER stress modulation in SH-SY5Y cells. These findings offer insights into potential therapies for neurodegenerative disorders related to Mn exposure and NTRK1 dysfunction, driving future research in this domain.

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Graphical Abstract




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Highlights

NTRK1 Shields Nerve Cells from Manganese-Induced Neurotoxicity and Apoptosis.
IGF2-Mediated Neuroprotection: NTRK1 Safeguards Against MnCl2-Induced Neuronal Damage.
Precision in Stress Management: NTRK1 Coordinates ER Stress Alleviation via IGF2 Modulation During MnCl2 Treatment.
Decoding NTRK1’s Intricate Role: Unraveling Mechanisms for Manganese-Induced Neuronal Preservation and ER Stress Mitigation.

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Abbreviations : NTRK1, TrkA, IGF2, Mn, MnCl2, ER, UPR, NGF, PI3K, CIPA, AD, CCK-8, siRNAs, NTRK1-OE, IC50

Keywords : NTRK1, IGF2, ER stress, MnCl2, Apoptosis, SH-SY5Y cell


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