リチウムの低治療用量はGSK3を阻害し、C2C12細胞の筋芽細胞融合を促進します

グリコーゲンシンターゼキナーゼ3（GSK3）は、Wnt/β-カテニンシグナル伝達経路を阻害することにより、筋原性分化と筋芽細胞の融合を部分的に遅らせます。双極性障害の一般的な薬物であるリチウムは、Mg+競合を介してGSK3を阻害し、Ser21（GSK3α）またはSer9（GSK3β）のリン酸化を増加させ、筋芽細胞融合と筋原性分化の増強をもたらします。しかし、GSK3に対するリチウムの効果を実証した以前の研究では、最大10 mMの濃度を使用しているため、双極性障害（0.5〜1.2 mm）の治療を受けている患者の血清で測定された濃度を大幅に超えています。ここでは、リチウムの低治療（0.5 mm）の用量がC2C12細胞の筋芽細胞融合と筋原性分化を促進できるかどうかを判断しました。0.5 mM塩化リチウム（LICL）を含む培地で3日間分化したC2C12筋管は、GSK3β（SER9）およびGSK3α（Ser21）リン酸化を有意に高くしていました。）、総β-カテニンの増加に関連する結果。0.5 mMのLICLがGSK3活性を阻害したことをさらに実証するために、新しいGSK3特異的活性アッセイも開発しました。この酵素関連の分光光度測定アッセイを使用して、0.5 mM LiCL処理筋管がGSK3活性を大幅に低下させることを示しました（-86％、P <0.001）。それに対応して、0.5 mM LiCl処理した筋管は、コントロール（P <0.001）と比較して筋芽細胞融合指数が高く、筋形成のマーカー（ミオゲニン、 +3倍、P <0.001）および筋原性分化（ミオシン重鎖、 + +10倍、p <0.001）。これらの結果は、LICLの低治療用量が筋肉細胞の筋芽細胞の融合と筋原性分化を促進するのに十分であることを示しており、これはいくつかのミオパシー条件の治療に影響を与えます。

Glycogen synthase kinase 3 (GSK3) slows myogenic differentiation and myoblast fusion partly by inhibiting the Wnt/β-catenin signaling pathway. Lithium, a common medication for bipolar disorder, inhibits GSK3 via Mg+ competition and increased Ser21 (GSK3α) or Ser9 (GSK3β) phosphorylation, leading to enhanced myoblast fusion and myogenic differentiation. However, previous studies demonstrating the effect of lithium on GSK3 have used concentrations up to 10 mM, which greatly exceeds concentrations measured in the serum of patients being treated for bipolar disorder (0.5-1.2 mM). Here, we determined whether a low-therapeutic (0.5 mM) dose of lithium could promote myoblast fusion and myogenic differentiation in C2C12 cells. C2C12 myotubes differentiated for three days in media containing 0.5 mM lithium chloride (LiCl) had significantly higher GSK3β (ser9) and GSK3α (ser21) phosphorylation compared with control myotubes differentiated in the same media without LiCl (+2-2.5 fold, p < 0.05), a result associated with an increase in total β-catenin. To further demonstrate that 0.5 mM LiCl inhibited GSK3 activity, we also developed a novel GSK3-specific activity assay. Using this enzyme-linked spectrophotometric assay, we showed that 0.5 mM LiCl-treated myotubes had significantly reduced GSK3 activity (-86%, p < 0.001). Correspondingly, 0.5 mM LiCl treated myotubes had a higher myoblast fusion index compared with control (p < 0.001) and significantly higher levels of markers of myogenesis (myogenin, +3-fold, p < 0.001) and myogenic differentiation (myosin heavy chain, +10-fold, p < 0.001). These results indicate that a low-therapeutic dose of LiCl is sufficient to promote myoblast fusion and myogenic differentiation in muscle cells, which has implications for the treatment of several myopathic conditions.