Preview

Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика

Расширенный поиск

О роли киназ гликогенсинтазы в молекулярных механизмах стрессовых состояний и перспективах применения аскорбата лития

https://doi.org/10.14412/2074-2711-2022-5-60-68

Аннотация

Общеизвестно, что комплекс нервных и гормональных сигналов при стрессе стимулирует секрецию адреналина, норадреналина и кортизола надпочечниками. Гораздо меньше внимания уделяется ролям промежуточных сигнальных белков, опосредующих эффекты «гормонов стресса», нейротрансмиттеров и других сигнальных молекул. В настоящей работе представлены результаты систематизации исследований киназ гликогенсинтазы GSK-3α и GSK-3β, избыточная активность которых усугубляет течение хронического стресса, оказывает негативное влияние на выживание нейронов и на процессы адаптации. Ионы лития являются естественным, природным ингибитором избыточной активности обеих GSK-3, что отчасти обусловливает нормотимический и антидепрессантный эффекты литиевых препаратов. Прием солей лития на основе органических анионов являются наиболее безопасным и эффективным способом восполнения дефицита лития в организме. Рассмотрены перспективы применения аскорбата лития для повышения адаптационных резервов организма. 

Об авторах

И. Ю. Торшин
Институт фармакоинформатики Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» Российской академии наук
Россия

119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2



О. А. Громова
Институт фармакоинформатики Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» Российской академии наук
Россия

119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2



О. А. Лиманова
ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России
Россия

153012, Иваново, Шереметевский просп., 8



Список литературы

1. Селье Г. Стресс без дистресса. Москва: Прогресс; 1979. 123 с.

2. Selye H. What is stress? Metabolism. 1956 Sep;5(5):525-30.

3. McEwen BS, Gianaros PJ. Central role of the brain in stress and adaptation: Links to socioeconomic status, health, and disease. Ann N Y Acad Sci. 2010 Feb;1186:190-222. doi: 10.1111/j.1749-6632.2009.05331.x

4. Lucini D, Pagani M. From stress to functional syndromes: An internist’s point of view. Eur J Intern Med. 2012 Jun;23(4):295-301. doi: 10.1016/j.ejim.2011.11.016. Epub 2011 Dec 22.

5. Пронин АВ, Громова ОА, Сардарян ИС и др. Адаптогенные и нейропротективные свойства аскорбата лития. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016;116(12):86-91. doi: 10.17116/jnevro201611612186-9

6. Lyoo IK, Dager SR, Kim JE, et al. Lithium-induced gray matter volume increase as a neural correlate of treatment response in bipolar disorder: a longitudinal brain imaging study. Neuropsychopharmacology. 2010 Jul;35(8):1743-50. doi: 10.1038/npp.2010.41. Epub 2010 Mar 31.

7. Liang MH, Chuang DM. Regulation and function of glycogen synthase kinase-3 isoforms in neuronal survival. J Biol Chem. 2007 Feb 9;282(6):3904-17. doi: 10.1074/jbc.M605178200. Epub 2006 Dec 5.

8. Castro L, Athanazio R, Barbetta M, et al. Central 5-HT2B/2C and 5-HT3 receptor stimulation decreases salt intake in sodium-depleted rats. Brain Res. 2003 Aug 15;981(1-2):151-9. doi: 10.1016/s0006-8993(03)03015-4

9. Hillert MH, Imran I, Zimmermann M, et al. Dynamics of hippocampal acetylcholine release during lithium-pilocarpine-induced status epilepticus in rats. Neurochem. 2014 Oct;131(1):42-52. doi: 10.1111/jnc.12787. Epub 2014 Jun 23.

10. Gilmor ML, Skelton KH, Nemeroff CB, Owens MJ. The effects of chronic treatment with the mood stabilizers valproic acid and lithium on corticotropin-releasing factor neuronal systems. J Pharmacol Exp Ther. 2003 May;305(2):434-9. doi: 10.1124/jpet.102.045419. Epub 2003 Jan 24.

11. Громова ОА, Торшин ИЮ, Сардарян ИС и др. Аскорбат лития улучшает адаптацию к стрессу на моделях in vitro и in vivo. Фармакокинетика и Фармакодинамика. 2016;(3):13-20.

12. Торшин ИЮ, Громова ОА, Майорова ЛА, Волков АЮ. О таргетных белках, участвующих в осуществлении нейропротекторных эффектов цитрата лития. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2017;9(1):78-83.

13. Chuang DM, Wang Z, Chiu CT. GSK-3 as a Target for Lithium-Induced Neuroprotection Against Excitotoxicity in Neuronal Cultures and Animal Models of Ischemic Stroke. Front Mol Neurosci. 2011 Aug 9;4:15. doi: 10.3389/fnmol.2011.00015

14. Motoi Y, Shimada K, Ishiguro K, Hattori N. Lithium and autophagy. ACS Chem Neurosci. 2014 Jun 18;5(6):434-42. doi: 10.1021/cn500056q

15. Bali A, Jaggi AS. Investigations on GSK-3β/NF-κB signaling in stress and stress adaptive behavior in electric foot shock subjected mice. Behav Brain Res. 2016 Apr 1;302:1-10. doi: 10.1016/j.bbr.2016.01.014. Epub 2016 Jan 8.

16. Bali A, Jaggi AS. Anti-stress effects of a GSK-3β inhibitor, AR-A014418, in immobilization stress of variable duration in mice. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 2017 Jul 26;28(4):315-25. doi: 10.1515/jbcpp-2016-0157

17. Jin Y, Kanno T, Nishizaki T. Acute restraint stress impairs induction of long-term potentiation by activating GSK-3β. Neurochem Res. 2015 Jan;40(1):36-40. doi: 10.1007/s11064-014-1462-4. Epub 2014 Oct 30.

18. Szymanska M, Suska A, Budziszewska B, et al. Prenatal stress decreases glycogen synthase kinase-3 phosphorylation in the rat frontal cortex. Pharmacol Rep. 2009 Jul-Aug;61(4):612- 20. doi: 10.1016/s1734-1140(09)70113-6

19. Zhang K, Song X, Xu Y, et al. Continuous GSK-3β overexpression in the hippocampal dentate gyrus induces prodepressant-like effects and increases sensitivity to chronic mild stress in mice. J Affect Disord. 2013 Mar 20;146(1):45- 52. doi: 10.1016/j.jad.2012.08.033. Epub 2012 Sep 28.

20. Aceto G, Colussi C, Leone L, et al. Chronic mild stress alters synaptic plasticity in the nucleus accumbens through GSK-3βdependent modulation of Kv4.2 channels. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Apr 7;117(14):8143- 53. doi: 10.1073/pnas.1917423117. Epub 2020 Mar 24.

21. Strekalova T, Markova N, Shevtsova E, et al. Individual Differences in Behavioural Despair Predict Brain GSK-3β Expression in Mice: The Power of a Modified Swim Test. Neural Plast. 2016;2016:5098591. doi: 10.1155/2016/5098591. Epub 2016 Jul 5.

22. Шазо Г, Гоголева ИВ, Громова ОА, Уллибиев НМ. Нейробиология лития. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2008;108(S22):49-55.

23. Hashimoto R, Takei N, Shimazu K, et al. Lithium induces brain-derived neurotrophic factor and activates TrkB in rodent cortical neurons: an essential step for neuroprotection against glutamate excitotoxicity. Neuropharmacology. 2002 Dec;43(7):1173-9. doi: 10.1016/s0028-3908(02)00217-4

24. Hashimoto R, Hough C, Nakazawa T, et al. Lithium protection against glutamate excitotoxicity in rat cerebral cortical neurons: involvement of NMDA receptor inhibition possibly by decreasing NR2B tyrosine phosphorylation. J Neurochem. 2002 Feb;80(4):589-97. doi: 10.1046/j.0022-3042.2001.00728.x

25. Пепеляев ЕГ, Семенов ВА, Торшин ИЮ, Громова ОА. Эффекты аскорбата лития у пациентов среднего возраста со стенозирующим атеросклерозом брахиоцефальных артерий. Фармакокинетика и Фармакодинамика. 2018;(4):42-9. doi: 10.24411/2587-7836-2018-10029

26. Yang JW, Ru J, Ma W, et al. BDNF promotes the growth of human neurons through crosstalk with the Wnt/β-catenin signaling pathway via GSK-3β. Neuropeptides. 2015 Dec;54:35-46. doi: 10.1016/j.npep.2015.08.005

27. Manji HK, Moore GJ, Chen G. Lithium up-regulates the cytoprotective protein Bcl-2 in the CNS in vivo: a role for neurotrophic and neuroprotective effects in manic depressive illness. J Clin Psychiatry. 2000;61 Suppl 9:82-96.

28. Khan A, Jamwal S, Bijjem KRV, et al. Neuroprotective effect of hemeoxygenase1/glycogen synthase kinase-3β modulators in 3-nitropropionic acid-induced neurotoxicity in rats. Neuroscience. 2015 Feb 26;287:66-77. doi: 10.1016/j.neuroscience.2014.12.018. Epub 2014 Dec 20.

29. Fatima M, Srivastav S, Ahmad MH, Mondal AC. Effects of chronic unpredictable mild stress induced prenatal stress on neurodevelopment of neonates: Role of GSK-3β. Sci Rep. 2019 Feb 4;9(1):1305. doi: 10.1038/s41598-018-38085-2

30. Pavlov D, Bettendorff L, Gorlova A, et al. Neuroinflammation and aberrant hippocampal plasticity in a mouse model of emotional stress evoked by exposure to ultrasound of alternating frequencies. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2019 Mar 2;90:104-16. doi: 10.1016/j.pnpbp.2018.11.014. Epub 2018 Nov 22.

31. Peng H, Wang HB, Wang L, et al. GSK-3β aggravates the depression symptoms in chronic stress mouse model. J Integr Neurosci. 2018;17(2):169-75. doi: 10.31083/JIN-170050

32. Ryves WJ, Harwood AJ. Lithium inhibits glycogen synthase kinase-3 by competition for magnesium. Biochem Biophys Res Commun. 2001 Jan 26;280(3):720-5. doi: 10.1006/bbrc.2000.4169

33. Dudev T, Lim C. Competition between Li+ and Mg2+ in metalloproteins. Implications for lithium therapy. J Am Chem Soc. 2011 Jun 22;133(24):9506-15. doi: 10.1021/ja201985s. Epub 2011 May 31.

34. Fan M, Song C, Wang T, et al. Protective effects of lithium chloride treatment on repeated cerebral ischemia-reperfusion injury in mice. Neurol Sci. 2015 Feb;36(2):315-21. doi: 10.1007/s10072-014-1943-x

35. Gavrilovic L, Popovic N, Stojiljkovic V, et al. Effects of mood stabilizer lithium on noradrenergic turnover in the prefrontal cortex of chronically stressed rats. Neuro Endocrinol Lett. 2021 Jul;42(3):171-6.

36. Chang CM, Wu CS, Huang YW, et al. Utilization of Psychopharmacological Treatment Among Patients With Newly Diagnosed Bipolar Disorder From 2001 to 2010. J Clin Psychopharmacol. 2016 Feb;36(1):32-44. doi: 10.1097/JCP.0000000000000440

37. Basselin M, Chang L, Bell JM, Rapoport SI. Chronic lithium chloride administration to unanesthetized rats attenuates brain dopamine D2-like receptor-initiated signaling via arachidonic acid. Neuropsychopharmacoly. 2005;30(6):1064-75.

38. Khaloo P, Sadeghi B, Ostadhadi S, et al. Lithium attenuated the behavioral despair induced by acute neurogenic stress through blockade of opioid receptors in mice. Biomed Pharmacother. 2016 Oct;83:1006-15. doi: 10.1016/j.biopha.2016.08.015. Epub 2016 Aug 12.

39. Ebeid MA, Habib MZ, Mohamed AM, et al. Cognitive effects of the GSK-3 inhibitor “lithium” in LPS/chronic mild stress rat model of depression: Hippocampal and cortical neuroinflammation and tauopathy. Neurotoxicology. 2021 Mar;83:77-88. doi: 10.1016/j.neuro.2020.12.016. Epub 2021 Jan 6.

40. Brzozka MM, Havemann-Reinecke U, Wichert SP, et al. Molecular Signatures of Psychosocial Stress and Cognition Are Modulated by Chronic Lithium Treatment. Schizophr Bull. 2016 Jul;42 Suppl 1(Suppl 1):S22-33. doi: 10.1093/schbul/sbv194. Epub 2015 Dec 28.

41. Haj-Mirzaian A, Amiri S, Kordjazy N, et al. Lithium attenuated the depressant and anxiogenic effect of juvenile social stress through mitigating the negative impact of interlukin-1β and nitric oxide on hypothalamic-pituitaryadrenal axis function. Neuroscience. 2016 Feb 19;315:271-85. doi: 10.1016/j.neuroscience.2015.12.024. Epub 2015 Dec 18.

42. Amiri S, Haj-Mirzaian A, Amini-Khoei H, et al. Lithium attenuates the proconvulsant effect of adolescent social isolation stress via involvement of the nitrergic system. Epilepsy Behav. 2016 Aug;61:6-13. doi: 10.1016/j.yebeh.2016.04.035. Epub 2016 May 24.

43. Silva R, Mesquita AR, Bessa J, et al. Lithium blocks stress-induced changes in depressive-like behavior and hippocampal cell fate: the role of glycogen-synthase-kinase3beta. Neuroscience. 2008 Mar 27;152(3):656- 69. doi: 10.1016/j.neuroscience.2007.12.026. Epub 2007 Dec 23.

44. Lim KY, Yang JJ, Lee DS, et al. Lithium attenuates stress-induced impairment of longterm potentiation induction. Neuroreport. 2005 Sep 28;16(14):1605-8. doi: 10.1097/01.wnr.0000179078.54906.52

45. Popovic N, Stojiljkovic V, Pejic S, et al. Modulation of Hippocampal Antioxidant Defense System in Chronically Stressed Rats by Lithium. Oxid Med Cell Longev. 2019 Feb 17;2019:8745376. doi: 10.1155/2019/8745376. eCollection 2019.

46. Ishii N, Terao T, Hirakawa H. The Present State of Lithium for the Prevention of Dementia Related to Alzheimer's Dementia in Clinical and Epidemiological Studies: A Critical Review. Int J Environ Res Public Health. 2021 Jul 22;18(15):7756. doi: 10.3390/ijerph18157756

47. Poirel C, Larouche B. Circadian patterns of basic emotional reactivity and stress related events revisited in mice treated with lithium: behavioral rhythmometric analyses. Chronobiologia. 1989 Jul-Sep;16(3):229-39.

48. Арушунян ЭБ. Уникальный мелатонин. Ставрополь; 2007. 360 c.

49. Арушунян ЭБ. Хронофармакология препаратов лития. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2017;12(2):240-3.

50. Price JB, Yates CG, Morath BA, et al. Lithium augmentation of ketamine increases insulin signaling and antidepressant-like active stress coping in a rodent model of treatmentresistant depression. Transl Psychiatry. 2021 Nov 25;11(1):598. doi: 10.1038/s41398-021-01716-w

51. Shimodera S, Koike S, Ando S, et al. Lithium levels in tap water and psychotic experiences in a general population of adolescents. Schizophr Res. 2018 Nov;201:294-8. doi: 10.1016/j.schres.2018.05.019. Epub 2018 Jun 9.

52. Cosci F, Chouinard G. Acute and Persistent Withdrawal Syndromes Following Discontinuation of Psychotropic Medications. Psychother Psychosom. 2020;89(5):283-306. doi: 10.1159/000506868. Epub 2020 Apr 7.

53. Остренко КС. Физиологическое обоснование, разработка и апробация новых литий содержащих адаптогенов для повышения неспецифической резистентности и продуктивности животных: Автореф. дис. … докт. биол. наук. Дубровицы; 2019.

54. Торшин ИЮ, Сардарян ИС, Громова ОА и др. Хемореактомное моделирование эффектов аскорбата, никотината, оксибутирата, комената и карбоната лития. Фармакокинетика и Фармакодинамика. 2016;(3):47-57.

55. Moretti M, Budni J, Dos Santos DB, et al. Protective effects of ascorbic acid on behavior and oxidative status of restraint-stressed mice. J Mol Neurosci. 2013 Jan;49(1):68-79. doi: 10.1007/s12031-012-9892-4. Epub 2012 Oct 3.


Рецензия

Для цитирования:


Торшин ИЮ, Громова ОА, Лиманова ОА. О роли киназ гликогенсинтазы в молекулярных механизмах стрессовых состояний и перспективах применения аскорбата лития. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2022;14(5):60-68. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2022-5-60-68

For citation:


Torshin IY, Gromova OA, Limanova OA. On the role of glycogen synthase kinases in the molecular mechanisms of stress conditions and prospects for the use of lithium ascorbate. Nevrologiya, neiropsikhiatriya, psikhosomatika = Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2022;14(5):60-68. (In Russ.) https://doi.org/10.14412/2074-2711-2022-5-60-68

Просмотров: 392


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2074-2711 (Print)
ISSN 2310-1342 (Online)