Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
Проблемы улучшения здоровья животных, получения высококачественной животноводческой продукции и повышения эффективности конверсии питательных веществ корма в
продукцию в последние десятилетия обостряются, особенно в связи с внедрением интенсивных технологий и усилением техногенных стрессовых воздействий. Исследования по
применению препаратов аскорбата лития на различных половозрастных и видовых группах
продуктивных животных (супоросные свиноматки, свиньи на откорме, цыплята-бройлеры)
показали, что эти препараты оказывают антистрессовое действие, повышают продуктивность
и качество конечных продуктов животноводства. Цель данной работы – биоинфомационный
анализ взаимосвязей между ионом лития и белками клеточного протеома для выяснения
системных механизмов физиологического действия препаратов аскорбата лития, а также
возможных ограничений условий и условий их практического применения.
Анализ функциональных взаимосвязей – одна из технологий современной биоинформатики (Torshin, 2009). Соединяя в одном комплексе многоаспектные данные из различных
баз данных (БД), этот метод позволяет систематически рассмотреть все возможные
биологические эффекты лития. Проведенный поиск по базам данных протеома показал, что в
протеоме человека и, по-видимому, животных существуют, по меньшей мере, 47 белков
(включая белки транспорта иона Li+), активность которых может контролироваться ионами
лития. Ингибирование активности специфических аденилатциклаз (прежде всего,
аденилатциклазы-5) является принципиально важным механизмом осуществления
нормотимической роли иона лития в составе аскорбата лития. Таргетное накопление аскорбатаниона в клетках обуслов-лено активностью трансмембранных белков, которые обеспечивают
транспорт аскорбат-аниона внутрь клеток. Полученная информация может быть использованы
для уточнения механизмов действия и условий применения аскорбата лития в
животноводстве.
1. Галочкин В.А., Остренко К.С., Галочкина В.П. Применение нового антистрессового препарата
(аскорбата лития) для повышения продуктивности цыплят-бройлеров // Проблемы биологии
продуктивных животных. – 2018. – № 2. – С. 68-80.
2. Галочкин В.А., К.С. Остренко, Галочкина В.П. Влияние аскорбата лития на гематологические
показатели супоросных свиноматок // Свиноводство. – 2018. – № 4. – С. 14-15.
3. Галочкин В.А., Остренко К.С., Галочкина В.П. Взаимосвязь нервной, иммунной, эндокринной
систем и факторов питания в регуляции резистентности и продуктивности животных //
Сельскохозяйственная биология. – 2018. – № 4. – С. 673-686.
4. Остренко К.С., Галочкина В.П., Колоскова Е.М., Галочкин В.А. Органические соли лития -
эффективные антистрессовые препараты нового поколения // Проблемы биологии продуктивных
животных. - 2017. – № 2. – С. 5-28.
5. Остренко К.С., Галочкина В.П., Галочкин В.А. Влияние аскорбата лития на гематологические
показатели и белковый обмен бройлеров // Птицеводство. – 2018. – № 4. – С. 10-15.
6. Остренко К.С., Галочкина В.П., Галочкин В.А. Применение аскорбата лития для регуляции
липидно-холестеролового обмена и системы редукции глутатиона у супоросных свиноматок //
Ukrainian Journal of Ecology. – 2018. – Т. 8. – № 2. – С. 59-66.
7. Остренко К.С., Галочкина В.П., Галочкин В.А. Применение аскорбата лития для повышения
стрессоустойчивости и продуктивности у растущих и откармливаемых свиней // Проблемы
биологии продуктивных животных. – 2017. – № 3. – С. 108-118.
8. Остренко К.С., Галочкина В.П., Галочкин В.А. Влияние аскорбата лития на продуктивность свиней
на откорме // Нивы Поволжья. – 2018. – № 2. – С. 70-73/
9. Пронин А.В., Громова О.А., Торшин И.Ю., Гоголева И.В., Жидоморов Н.Ю., Сардарян И.С., Волков
А.Ю. Доклиническое изучение фармакокинетики аскорбата лития // Фармакокинетика и
фармакодинамика. – 2016. – № 2. – С. 18-25.
10. Adham N., Kao H.T., Schecter L.E., Bard J., Olsen M., Urquhart D., Durkin M., Hartig P.R., Weinshank
R.L, Branchek T.A. Cloning of another human serotonin receptor (5-HT1F): a fifth 5-HT1 receptor subtype
coupled to the inhibition of adenylate cyclase // Proc Natl Acad Sci U S A. – 1993. – Vol. 90. – No. 2. – P.
408-412.
11. Binfare R.W., Rosa A.O., Lobato K.R., Santos A.R., Rodrigues A.L. Ascorbic acid administration produces
an antidepressant-like effect: evidence for the involvement of monoaminergic neurotransmission // Prog.
Neuropsychopharm. Biol. Psychiatry. – 2009. – Vol. 33. – No. 3. – P. 530-540.
12. Chen Y.Z, Friedman J.R., Chen D.H., Chan G.C., Bloss C.S., Hisama M. Gain-of-function ADCY5
mutations in familial dyskinesia with facial myokymia // Ann. Neurol. – 2014. – Vol. 75. – No. 4. – P. 542-
549 doi: 10.1002/ana.24119.
13. Corrodi H. Fuxe, K., Hökfelt, T., Schou, M.The effect of lithium on cerebral monoamine neurons //
Psychopharmacologia. – 1967. – Vol. 11. – P. 345-353.
14. Devaki R., Shankar Rao S., Nadgir S.M.. The effect of lithium on the adrenoceptor-mediated second
messenger system in the rat brain // J. Psychiatry Neurosci. – 2006. – Vol. 31. – No. 4. – P. 246-252.
15. Friedman E., Gershon S. Effect of lithium on brain dopamine // Nature. – 1973. – Vol. 243. – P. 520-521.
16. Haddjeri N., Szabo S.T., de Montigny C., Blier P. Increased tonic activation of rat forebrain 5-HT(1A)
receptors by lithium addition to antidepressant treatments // Neuropsychopharm. – 2000. – Vol. 22. – No. 4.
– P. 346-356.
17. Hotta I., Yamawaki S. Lithium decreases 5-HT1 receptors but increases 5-HT-sensitive adenylate cyclase
activity in rat hippocampus // Biol. Psychiatry. – 1986. – Vol. 21. – No. 14. – P. 1382-1390.
18. Januel D., Massot O., Poirier M.F., Olie J.P, Fillion G. Interaction of lithium with 5-HT(1B) receptors in
depressed unipolar patients treated with clomipramine and lithium versus clomipramine and placebo:
preliminary results // Psychiatry Res. – 2002. – Vol. 111. – No. 2-3. – P. 117-124.
19. Katz M.S., Partilla J.S., Pineyro M.A., Gregerman R.I. Determinants of the stimulation of fat cell adenylate
cyclase by high concentrations of sodium and magnesium salts. Implications for the role of magnesium in
regulation of enzyme activity // Biochim. Biophys. Acta. – 1980. – Vol. 613. – No. 1. – P. 229-237.
20. Knapp S., Mandell A.J. Effects of lithium chloride on parameters biosynthetic capacity for 5-
hydroxytryptamin in rat brain // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 1975. – Vol. 193. – No. 3. – P. 812-823.
21. Kuo C.H., Yoshida H. Ascorbic acid, an endogenous factor required for acetylcholine release from the
synaptic vesicles // Jpn. J. Pharmacol. – 1980. – Vol. 30. – No.4. – P. 481-92.
22. Londos C., Preston M.S. Activation of the hepatic adenylate cyclase system by divalent cations // J. Biol.
Chem. – 1977. – Vol. 252. – No. 17. – P. 5957-5961.
23. Maggi A., Enna S.J. Regional alterations in rat brain neurotransmitter systems following chronic lithium
treatment // J. Neurochem. – 1980. – Vol. 34. – P. 888-892.
24. Mann L., Heldman E., Bersudsky Y., Vatner S.F., Ishikawa Y., Almog O., Belmaker R.H., Agam G.
Inhibition of specific adenylyl cyclase isoforms by lithium and carbamazepine, but not valproate, may be
related to their antidepressant effect // Bipolar. Disord. – 2009. – Vol. 11. – No. 8. – P. 885-896.
25. Mann L., Heldman E., Shaltiel G., Belmaker R.H., Agam G. Lithium preferentially inhibits adenylyl
cyclase V and VII isoforms // Int. J. Neuropsychopharm. – 2008. – Vol. 11. – No. 4. – P. 533-539.
26. Mann L, Heldman E, Bersudsky Y, Vatner SF, Ishikawa Y, Almog O, Belmaker RH, Agam G. Inhibition of
specific adenylyl cyclase isoforms by lithium and carbamazepine, but not valproate, may be related to their
antidepressant effect // Bipolar. Disord. – 2009. – Vol. 11. – P. 885-896. doi: 10.1111/j.1399-
5618.2009.00762.x.
27. Massot O., Rousselle J.C., Fillion M.P., Januel D., Plantefol M., Fillion G. 5-HT1B receptors: a novel target
for lithium. Possible involvement in mood disorders // Neuropsychopharm. – 1999. – Vol. 21. – No. 4. – P.
530-541.
28. Moretti M., Budni J., Dos Santos D.B., Antunes A., Daufenbach J.F., Manosso L.M. et al. Protective
effects of ascorbic acid on behavior and oxidative status of restraint-stressed mice // J. Mol. Neurosci. –
2013. – Vol. 49. – No. 1. – P. 68-79.
29. Moretti M., Budni J., Freitas A.E., Neis V.B., Ribeiro C.M., de Oliveira Balen G., et al. TNF-alpha-induced
depressive-like phenotype and p38(MAPK) activation are abolished by ascorbic acid treatment // Eur
Neuropsychopharm. – 2015. – Vol. 25. – No. 6. – P. 902-912.
30. Moretti M., Colla A., de Oliveira Balen G., dos Santos D.B., Budni J., de Freitas A.E., et al. Ascorbic acid
treatment, similarly to fluoxetine, reverses depressive-like behavior and brain oxidative damage induced by
chronic unpredictable stress // J. Psychiatr. Res. – 2012. – Vol. 46. – No. 3. – P. 331-340.
31. Moretti M., Fraga D.B., Rodrigues A.L.S. Ascorbic acid to manage psychiatric disorders // CNS Drugs. –
2017. – Vol. 31. – No. 7. – P. 571-583. doi: 10.1007/s40263-017-0446-8.
32. Mork A., Geisler A. Mode of action of lithium on the catalytic unit of adenylate cyclase from rat brain //
Pharmacol. Toxicol. – 1987. – Vol. 60. – No. 4. – P. 241-248.
33. Park H.Y., Kang Y.M., Kang Y., Park T.S., Ryu Y.K., Hwang J.H., Kim Y.H., Chung B.H. Inhibition of
adenylyl cyclase type 5 prevents L-DOPA-induced dyskinesia in an animal model of Parkinson's disease //
J. Neurosci. – 2014. – Vol. 34. – No. 5. – P. 11744-11753.
34. Rebec G.V., Pierce R.C. A vitamin as neuromodulator—ascorbate release into the extracellular fluid of the
brain regulates dopaminergic and glutamatergic transmission // Prog Neurobiol. – 1994. – Vol. 43. – No. 6.
– P. 537-565.
35. Rice M.E. Ascorbate regulation and its neuroprotective role in the brain // Trends Neurosci. – 2000. – Vol.
23. – No. 5. – P. 209-216.
36. Risby ED, Hsiao JK, Manji HK, Bitran J, Moses F, Zhou DF, Potter WZ.The mechanisms of action of
lithium. II. Effects on adenylate cyclase activity and beta-adrenergic receptor binding in normal subjects //
Arch. Gen. Psychiatry. – 1991. – Vol. 48. – P. 513-524.
37. Rude R.K. Renal cortical adenylate cyclase: characterization of magnesium activation // Endocrinology. –
1983. – Vol. 113. – No. 4. – P. 1348-1355.
38. Scheuch K, Holtje M, Budde H, Lautenschlager M, Heinz A, Ahnert-Hilger G, Priller J. Lithium modulates
tryptophan hydroxylase 2 gene expression and serotonin release in primary cultures of serotonergic raphe
neurons // Brain Res. – 2010. – Vol.13. – No. 7. – P. 14-21.
39. Taylor C., Fricker A.D., Devi L.A, Gomes I. Mechanisms of action of antidepressants: from
neurotransmitter systems to signaling pathways // Cell Signa. – 2005. – Vol. 17. – No. 5. – P. 549-557.
40. Torshin I.Yu. Sensing the change from molecular genetics to personalized medicine. – Nova Biomedical
Books. “Bioinformatics in the Post-Genomic Era” series. – NY, USA, 2009. – ISBN 1-60692-217-0.
41. Velho A.M., Jarvis S.M. Topological studies of hSVCT1, the human sodium-dependent vitamin C
transporter and the influence of N-glycosylation on its intracellular targeting // Exp. Cell Res. – Vol. 315. –
P. 2312-2321(2009).
42. Zimmermann G., Zhou D., Taussig R. Mutations uncover a role for two magnesium ions in the catalytic
mechanism of adenylyl cyclase // J. Biol. Chem. – 1998. – Vol. 273. – No. 31. – P. 19650-19655.