急性リチウム曝露によるGQ/PLCを介したシグナル伝達の変調

リチウムは長い間、精神医学で最も広く使用されている薬剤の1つでしたが、細胞レベルと分子レベルでの作用のメカニズムはよく理解されていないままです。Li+の標的の1つはホスホイノシチド経路ですが、イノシトール脂質代謝に対するLi+の影響は十分に実証されていますが、細胞レベルでの生理学的影響に関する情報は不足しています。2つの哺乳類細胞株で、内部Ca2+およびホスホリパーゼC（PLC）依存性膜コンダクタンスの動員に対する急性Li+曝露の効果を調べました。最初に、HEK293細胞のウエスタンブロットと免疫蛍光により、ムスカリンPLC経路（M1ACHR、GQ、PLC-β1、およびIP3RS）の主要なシグナル伝達要素の存在によって裏付けられました。カルバコルによる刺激は、蛍光指標で決定されるように、CAの用量依存的動員を呼び起こしました。これは、内部店舗からのリリースによるものであり、PLC拮抗薬U73122の影響を受けやすいことが証明されました。Li+曝露は、低ミリモル範囲に拡張された濃度依存的な方法でCA応答を再現できます。これらの観察結果をニューロンのコンテキストに広げ、電気シグナル伝達の潜在的なLI調節をプローブするために、次に細胞株SHSY5Yを調べました。内部Caの動員に対するLiの増強効果を再現し、コリン作動性刺激に対する電気反応の基本的な特性を特徴付けた後、筋肉膜電流の等しく堅牢なアップレギュレーションも実証しました。最後に、受容体の下流のさまざまなリンクでシグナル伝達経路を直接刺激することにより、観察されたLi効果の作用部位をGタンパク質とPLC-βとの相互作用に絞り込むことができます。これらの観察結果は、細胞応答の明確な生理学的変化に反映されるリチウムへの急性暴露によるGQ/PLC/IP3媒介シグナル伝達の変調を記録しています。

Although lithium has long been one of the most widely used pharmacological agents in psychiatry, its mechanisms of action at the cellular and molecular levels remain poorly understood. One of the targets of Li+ is the phosphoinositide pathway, but whereas the impact of Li+ on inositol lipid metabolism is well documented, information on physiological effects at the cellular level is lacking. We examined in two mammalian cell lines the effect of acute Li+ exposure on the mobilization of internal Ca2+ and phospholipase C (PLC)-dependent membrane conductances. We first corroborated by Western blots and immunofluorescence in HEK293 cells the presence of key signaling elements of a muscarinic PLC pathway (M1AchR, Gq, PLC-β1, and IP3Rs). Stimulation with carbachol evoked a dose-dependent mobilization of Ca, as determined with fluorescent indicators. This was due to release from internal stores and proved susceptible to the PLC antagonist U73122. Li+ exposure reproducibly potentiated the Ca response in a concentration-dependent manner extending to the low millimolar range. To broaden those observations to a neuronal context and probe potential Li modulation of electrical signaling, we next examined the cell line SHsy5y. We replicated the potentiating effects of Li on the mobilization of internal Ca, and, after characterizing the basic properties of the electrical response to cholinergic stimulation, we also demonstrated an equally robust upregulation of muscarinic membrane currents. Finally, by directly stimulating the signaling pathway at different links downstream of the receptor, the site of action of the observed Li effects could be narrowed down to the G protein and its interaction with PLC-β. These observations document a modulation of Gq/PLC/IP3-mediated signaling by acute exposure to lithium, reflected in distinct physiological changes in cellular responses.