Хемотранскриптомный анализ указывает на нейротрофические и нейромодулирующие эффекты молекулы цитиколина

Цель исследования – изучить влияние цитиколина (ЦТК) на транскрипцию генов.

Материал и методы. Хемотранскриптомный анализ молекулы ЦТК проводился на модели нейронов линии NPC.TAK при условии инкубации клеток с ЦТК в течение 24 ч.

Результаты и обсуждение. ЦТК дозозависимо влиял на транскрипцию 8838 из 12 716 аннотированных генов человека, преимущественно повышая транкрипцию генов, вовлеченных: 1) в метаболизм нейротрансмиттеров серотонина (n=36), дофамина (n=32), ГАМК (n=14), ацетилхолина (n=27); 2) в осуществление эффектов нейротрофических факторов (n=152), в том числе фактора роста нервов (n=11); 3) в поддержку сердечно-сосудистой системы (вазодилатация и электрическая активность сердца, всего 76 генов). ЦТК снижал транскрипцию генов, активность белков которых поддерживает воспаление (n=86) и деление клеток (n=656). ЦТК повышал экспрессию 60 генов, вовлеченных в переработку триглицеридов, и снижал экспрессию 51 гена, белки которых участвуют в метаболизме холестерина. ЦТК повышал транскрипцию генов, вовлеченных в отклик организма на различные препараты, в том числе противоэпилептические препараты (n=20), дофаминергические агенты (n=19), антипсихотики (n=38), анксиолитики (n=21), седативные средства (n=22), антидепрессанты (n=35), анестетики (n=23), препараты для лечения деменции (n=11).

Заключение. Хемотранскриптомный анализ указал на положительное действие ЦТК на нейротрансмиссию, нейропротекцию, липидный профиль и повышение восприимчивости нейронов к действию других нейроактивных препаратов.

1. Gimenez R, Raich J, Aguilar J. Changes in brain striatum dopamine and acetylcholine receptors induced by chronic CDP-choline treatment of aging mice. Br J Pharmacol. 1991 Nov;104(3):575-8. doi: 10.1111/j.1476-5381.1991.tb12471.x

2. Teather LA, Wurtman RJ. Dietary CDPcholine supplementation prevents memory impairment caused by impoverished environmental conditions in rats. Learn Mem. 2005 Jan-Feb;12(1):39-43. doi: 10.1101/lm.83905. Epub 2005 Jan 12.

3. Gareri P, Castagna A, Cotroneo AM, et al. The Citicholinage Study: Citicoline Plus Cholinesterase Inhibitors in Aged Patients Affected with Alzheimer's Disease Study. J Alzheimers Dis. 2017;56(2):557-65. doi: 10.3233/JAD-160808

4. Alvarez-Sabin J, Ortega G, Jacas C, et al. Long-term treatment with citicoline may improve poststroke vascular cognitive impairment. Cerebrovasc Dis. 2013;35(2):146-54. doi: 10.1159/000346602. Epub 2013 Feb 7.

5. Торшин ИЮ, Громова ОА. Экспертный анализ данных в молекулярной фармакологии. Москва: МЦНМО; 2012. 748 с. ISBN 978-5-4439-0051-3

6. Katzung BG. Basic and Clinical Pharmacology. 9 th ed. McGraw-Hill Medical; 2003. ISBN 0-07-141092-9

7. Carvalho FA, Mesquita R, Martins-Silva J, Saldanha C. Acetylcholine and choline effects on erythrocyte nitrite and nitrate levels. J Appl Toxicol. 2004;24(6):419-27. doi: 10.1002/jat.993

8. Cansev M, Yilmaz MS, Ilcol YO, et al. Cardiovascular effects of CDP-choline and its metabolites: involvement of peripheral autonomic nervous system. Eur J Pharmacol. 2007;577(1-3):129-42. doi: 10.1016/j.ejphar.2007.08.029

9. Torshin IYu. Sensing the change from molecular genetics to personalized medicine. NY (USA): Nova Biomedical Books; 2009. In «Bioinformatics in the Post-Genomic Era» series. ISBN 1-60692-217-0

10. Торшин ИЮ, Громова ОА, Наумов АВ, Лила АМ. Хемотранскриптомный анализ молекулы глюкозамина сульфата в контексте постгеномной фармакологии. РМЖ. 2019;1(1):2-9.

11. Торшин ИЮ, Громова ОА, Фролова ДЕ и др. Дозозависимый хемотранскриптомный анализ дифференциального действия витамина D на экспрессию генов в клеткахпредшественниках нейронов npc и в опухолевых клетках MCF7 человека. Фармакокинетика и фармакодинамика. 2018;(2):35-51. doi: 10.24411/2587-7836-2018-10013

12. Torshin IYu, Rudakov KV. On the application of the combinatorial theory of solvability to the analysis of chemographs. Part 1: Fundamentals of modern chemical bonding theory and the concept of the chemograph. Pattern Recognit Image Anal. 2014;24(1):11-23. doi: 10.1134/S1054661814010209

13. Torshin IYu, Rudakov KV. On the application of the combinatorial theory of solvability to the analysis of chemographs. Part 2: Local completeness of invariants of chemographs in view of the combinatorial theory of solvability. Pattern Recognit Image Anal. 2014;24(2):196-208. doi: 10.1134/S1054661814020151

14. Torshin IYu. The study of the solvability of the genome annotation problem on sets of elementary motifs. Pattern Recognit Image Anal. 2011;21(4):652-62. doi: 10.1134/S1054661811040171

15. Torshin IYu, Rudakov KV. On the procedures of generation of numerical features over partitions of sets of objects in the problem of predicting numerical target variables. Pattern Recognit Image Anal. 2019;29(4):654-67. doi: 10.1134/S1054661819040175

16. Shen XM, Okuno T, Milone M, et al. Mutations causing slow-channel myasthenia reveal that a valine ring in the channel pore of muscle AChR is optimized for stabilizing channel gating. Hum Mutat. 2016 Oct;37(10):1051-9. doi: 10.1002/humu.23043. Epub 2016 Aug 21.

17. Tan-Sindhunata MB, Mathijssen IB, Smit M, et al. Identification of a Dutch founder mutation in MUSK causing fetal akinesia deformation sequence. Eur J Hum Genet. 2015 Sep;23(9):1151-7. doi: 10.1038/ejhg.2014.273

18. Tian G, Thomas S, Cowan NJ. Effect of TBCD and its regulatory interactor Arl2 on tubulin and microtubule integrity. Cytoskeleton (Hoboken). 2010 Nov;67(11):706-14. doi: 10.1002/cm.20480

19. Davinelli S, Chiosi F, Di Marco R, et al. Cytoprotective effects of citicoline and homotaurine against glutamate and high glucose neurotoxicity in primary cultured retinal cells. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:2825703. doi: 10.1155/2017/2825703. Epub 2017 Oct 15.

20. Jha NK, Jha SK, Kar R, et al. Nuclear factor-kappa β as a therapeutic target for Alzheimer's disease. J Neurochem. 2019 Jul;150(2):113-37. doi: 10.1111/jnc.14687

21. Brattelid T, Kvingedal AM, Krobert KA, et al. Cloning, pharmacological characterisation and tissue distribution of a novel 5-HT4 receptor splice variant, 5-HT4(i). Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2004 Jun;369(6):616-28. doi: 10.1007/s00210-0040919-4. Epub 2004 Apr 30.

22. Lee HK, Yeo S, Kim JS, et al. Protein kinase C-eta and phospholipase D2 pathway regulates foam cell formation via regulator of G protein signaling 2. Mol Pharmacol. 2010 Sep;78(3):478-85. doi: 10.1124/mol.110.064394. Epub 2010 Jun 17.