О нейропротективных свойствах солей лития в условиях глутаматного стресса

Органические соли лития – перспективное направление поиска эффективных и безопасных нейропротекторов. На моделях хронической двусторонней окклюзии общих сонных артерий ранее нами установлено, что глюконат лития и цитрат лития являются эффективными средствами профилактики неврологического дефицита при ишемических или нейродегенеративных повреждениях головного мозга. Применение органических солей лития при ишемическом повреждении мозга приводит к таргетному накоплению его в лобных долях головного мозга и спинномозговой жидкости, нормализует элементный гомеостаз мозга.
Цель исследования – сравнение нейропротекторных эффектов хлорида, карбоната, аскорбата и цитрата лития.
Материал и методы. Проведено нейроцитологическое исследование на модели глутаматного стресса в культурах зернистых нейронов (КЗН). Состояние КЗН контролировали ежедневно и на каждом этапе эксперимента путем просмотра в инвертированном микроскопе при фазовом контрасте. Конечные концентрации исследуемых веществ в среде культивирования составили 0,1; 0,2; 0,5; 1 мМ. Количественную оценку выживаемости КЗН проводили с помощью прямого подсчета нейронов с неизмененной морфологией в 5 полях зрения. Для каждого вещества было выполнено 5 экспериментов. Количество нейронов с неизмененной морфологией в контрольных культурах принимали за 100% выживаемости.
Результаты. В исследованном диапазоне концентраций хлорид лития и карбонат лития не проявляли достоверных нейропротективных свойств. Аскорбат лития и цитрат лития, напротив, достоверно повышали выживаемость нейронов в условиях слабого, умеренного и сильного глутаматного стресса. В концентрации 0,2 мМ цитрат лития увеличивал выживаемость КЗН в среднем на 30% (р<0,003). Показано, что действующими нейропротективными началами цитрата лития являются и ион лития, и цитрат-анион. Эти положительные качества исследованных органических солей лития объясняются прежде всего тем, что аскорбат- и цитрат-анионы способствуют усилению транспорта ионов лития внутрь клеток посредством соответствующих ионных каналов для транспорта органических кислот (SLC13A5 и др.).
Заключение. Подтверждено непосредственное нейропротективное действие аскорбата лития и цитрата лития, оказываемое на КЗН мозжечка. При обработке КЗН цитратом лития выживаемость клеток в условиях глутаматного стресса повышалась на 30%.

1. 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. [Torshin IYu, Gromova OA, Maiorova LA, Volkov AYu. Targeted proteins involved in the neuroprotective effects of lithium citrate. Nevrologiya, neiropsikhiatriya, psikhosomatika = Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2017;9(1):78–83. (In Russ.)]. doi: 10.14412/2074-2711-2017-1-78-83

2. Bolos V, Grego-Bessa J, de la Pompa JL. Notch signaling in development and cancer. Endocr Rev. 2007 May;28(3):339-63. Epub 2007 Apr 4.

3. Welsh GI, Proud CG. Glycogen synthase kinase-3 is rapidly inactivated in response to insulin and phosphorylates eukaryotic initiation factor eIF-2B. Biochem J. 1993 Sep 15;294 (Pt 3):625-9.

4. Shim M, Smart RC. Lithium stabilizes the CCAAT/enhancer-binding protein alpha (C/EBPalpha) through a glycogen synthase kinase 3 (GSK3)-independent pathway involving direct inhibition of proteasomal activity. J Biol Chem. 2003 May 30;278(22):19674-81. Epub 2003 Mar 30.

5. Пронин АВ, Гоголева ИВ, Торшин ИЮ, Громова ОА. Нейротрофические эффекты лития при ишемических и нейродегенеративных поражениях мозга. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016;(2):99-108. [Pronin AV, Gogoleva IV, Torshin IYu, Gromova OA. Neurotrophic effects of lithium in ischemic and neurodegenerative brain lesions. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2016;(2):99-108. (In Russ.)].

6. Jho Eh, Lomvardas S, Costantini F. A GSK3beta phosphorylation site in axin modulates interaction with beta-catenin and Tcf-mediated gene expression. Biochem Biophys Res Commun. 1999 Dec 9;266(1):28-35.

7. Jope RS, Johnson GV. The glamour and gloom of glycogen synthase kinase-3. Trends Biochem Sci. 2004 Feb;29(2):95-102.

8. Ali A, Hoeflich KP, Woodgett JR. Glycogen synthase kinase-3: properties, functions, and regulation. Chem Rev. 2001 Aug;101(8):2527-40.

9. 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.

10. 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.

11. Ребров ВГ, Громова ОА. Витамины, макро- и микроэлементы. Москва: ГЭОТАР- Медиа; 2008. 968 с. [Rebrov VG, Gromova OA. Vitaminy, makro- i mikroelementy [Vitamins, macro - and micronutrients]. Moscow: GEOTAR-Media; 2008. 968 p.]

12. Гоголева ИВ. Влияние органических солей лития, магния, селена на элементный гомеостаз головного мозга на фоне экспериментальной хронической двусторонней окклюзии общих сонных артерий. Автореф. дисс. канд. мед. наук. Москва; 2009. 23 с. [Gogoleva IV. The effect of organic salts of lithium, magnesium, selenium on elemental homeostasis of the brain on the background of experimental chronic bilateral occlusion of common carotid arteries. Avtoref. diss. kand. med. nauk. Moscow; 2009. 23 p.]

13. Андреева НА, Стельмашук ЕВ, Исаев НК и др. Нейропротекторные эффекты ноотропного дипептида ГВС-111 при кислородно-глюкозной депривации, глутаматной токсичности и оксидатовном стрессе in vitro. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2000;130(10):418-21. [Andreeva NA, Stel'mashuk EV, Isaev NK, et al. Neuroprotective properties of nootropic dipeptide GVS-111 in in vitro oxygen-glucose deprivation, glutamate toxicity and oxidative stress. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny. 2000;130(10):418-21. (In Russ.)].

14. Громова ОА, Торшин ИЮ, Гоголева ИВ и др. Фармакокинетический и фармакодинамический синергизм между нейропептидами и литием в реализации нейротрофического и нейропротективного действия церебролизина. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2015;115(3):65-72. [Gromova OA, Torshin IYu, Gogoleva IV, et al. Pharmacokinetic and pharmacodynamic synergy between neuropeptides and lithium in the implementation of the neurotrophic and neuroprotective action of cerebrolysine. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2015;115(3):65-72. (In Russ.)].

15. Стельмашук ЕВ, Новикова СВ, Исаев НК. Влияние глутамина на гибель культивированных зернистых нейронов, индуцированную глюкозной депривацией и химической гипоксией. Биохимия. 2010;75(8):1150-6. [Stel'mashuk EV, Novikova SV, Isaev NK. Influence of glutamine on the death of cultured granular neurons induced by glucose deprivation and chemical hypoxia. Biokhimiya. 2010;75(8):1150-6. (In Russ.)].

16. Пронин АВ, Громова ОА, Сардарян ИС и др. Адаптогенные и нейропротективные свойства аскорбата лития. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016;(12):86-91. [Pronin AV, Gromova OA, Sardaryan IS, et al. Adaptogenic and neuroprotective properties of lithium ascorbate. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2016; (12):86-91. (In Russ.)].

17. Zheng J, Liu Z, Li W, et al. Lithium posttreatment confers neuroprotection through glycogen synthase kinase-3beta inhibition in intracerebral hemorrhage rats. J Neurosurg. 2017 Oct;127(4):716-724. doi: 10.3171/2016.7.JNS152995. Epub 2016 Oct 14.

18. Foltz DR, Santiago MC, Berechid BE, Nye JS. Glycogen synthase kinase-3beta modulates notch signaling and stability. Curr Biol. 2002 Jun 25;12(12):1006-11.

19. Espinosa L, Ingles-Esteve J, Aguilera C, Bigas A. Phosphorylation by glycogen synthase kinase-3 beta down-regulates Notch activity, a link for Notch and Wnt pathways. J Biol Chem. 2003 Aug 22;278(34):32227-35. Epub 2003 Jun 6.