Аннотация
Введение. В течение последних десятилетий накоплены данные о потенциальных цитопротекторных эффектах декарбоксилированных и дейодированных эндогенных соединений – метаболитов тиреоидных гормонов, составляющих тироном. Целью настоящего обзора является систематизация биологических эффектов компонентов тиронома в центральной нервной системе с позиции их возможной роли в качестве потенциальных нейропротекторов. Материал и методы. Для анализа были выбраны англо- и русскоязычные полнотекстовые статьи из электронных баз PubMed, Mendeley, e-library с использованием запроса (thyroid OR thyroid hormone metabolite OR *-iodo-thyronamine OR thyronamine OR TAAR OR thyronome OR T0AM OR T1AM OR thyroacetic acid) AND (brain OR central nervous system OR CNS OR stroke OR neurodegenerat*). Глубина поиска составила 10 лет. Результаты. В обзоре систематизированы наиболее важные нейротропные свойства 3-Т1АМ и других компонентов тиронома, включая их влияние на поведенческие эффекты, память, уровень болевого порога, процессы апоптоза, аутофагии и эксайтотоксической гибели нейронов, а также описана роль отдельных рецепторов и внутриклеточных путей передачи сигналов в реализации этих свойств. Заключение. Компоненты тиронома, в частности, 3-Т1АМ, демонстрируют широкий спектр потенциальных нейропротективных свойств, а для его потенциального применения в клинике актуальным является поиск способов повышения локальной концентрации в головном мозге или проницаемости для гематоэнцефалического барьера, а также разработка более эффективных синтетических аналогов.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
Д.А. Кудлай(1), Д.А. Филимонов(2), В.В. Морозов(3), Р.В. Ищенко(2), А.Б. Ересько(4),
Н.Н. Трубникова(2), М.А. Белоцерковская(2), И.А. Кисиленко(2), И.Н. Носова(2),
1-ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет
им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет),
Российская Федерация, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2;
2-ФГБУ «Институт неотложной и восстановительной хирургии им. В.К. Гусака» Минздрава России, Российская Федерация, 283045, Донецк, пр. Ленинский, д. 47;
3-ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины» Сибирского отделения
Российской академии наук, Российская Федерация, 630090, Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, д. 8;
4-Международная межправительственная научно-исследовательская организация «Объединенный
институт ядерных исследований», Российская Федерация, 141980, Дубна, ул. Жолио Кюри, д. 6
Литература
Zucchi R., Rutigliano G., Saponaro F. Novel thyroid hormones. Endocrine. 2019; 66 (1): 95–104. DOI: 10.1007/s12020-019-02018-4.
Homuth G., Lietzow J., Schanze N., Golchert J., Köhrle J. Endocrine, Metabolic and Pharmacological Effects of Thyronamines (TAM), Thyroacetic Acids (TA) and Thyroid Hormone Metabolites (THM) – Evidence from in vitro, Cellular, Experimental Animal and Human Studies. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2020; 128 (6–07): 401–13. DOI: 10.1055/a-1139-9200
Филимонов Д.А., Ересько А.Б., Ракша Е.В., Трубникова Н.Н., Ищенко Р.В., Терещенко Д.А., Кисилинко И.А., Носова И.А. Антиоксидантные эффекты синтетического аналога тиронамина при экспериментальной ишемии головного мозга. Медицина экстремальных ситуаций. 2024; 1: 64–71. DOI: 10.47183/mes.2024.003. [Filimonov D.A., Eresko A.B., Raksha E.V., Trubnikova N.N., Ishenko R.V., Tereshenko D.A., Kisilinko I.A., Nosova I.A. Antioksidantnye effekty sinteticheskogo analoga tironamina pri eksperimentalnoj ishemii golovnogo mozga. Medicina ekstremalnyh situacij. 2024; 1: 64–71. DOI:10.47183/mes.2024.003 (in Russian)]
Bandini L., Sacripanti G., Borsò M., Tartaria M., Fogliaro M.P., Giannini G., Carnicelli V., Figuccia M.E., Verlotta S., De Antoni F., Zucchi R., Ghelardoni S. Exogenous 3-Iodothyronamine (T1AM) Can Affect Phosphorylation of Proteins Involved on Signal Transduction Pathways in In Vitro Models of Brain Cell Lines, but These Effects Are Not Strengthened by Its Catabolite, 3-Iodothyroacetic Acid (TA1). Life. 2022; 12: 1352. DOI: 10.3390/life12091352
Zucchi R., Rutigliano G., Saponaro F. Novel thyroid hormones. Endocrine. 2019; 66 (1): 95–104. DOI: 10.1007/s12020-019-02018-4
Chiellini G., Bellusci L., Sabatini M., Zucchi R. Thyronamines and analogues – the route from rediscovery to translational research on thyronergic amines. Mol. Cell Endocrinol. 2017; 458: 149–55. DOI: 10.1016/j.mce.2017.01.002
Rutigliano G., Bandini L., Sestito S., Chiellini G. 3-Iodothyronamine and Derivatives: New Allies Against Metabolic Syndrome? Int J. Mol. Sci. 2020; 21 (6): 2005. DOI: 10.3390/ijms21062005
Kоhrle J., Biebermann H. 3-Iodothyronamine – A Thyroid Hormone Metabolite With Distinct Target Profiles and Mode of Action. Endocrine Reviews. 2019; 40 (2): 602–30. DOI: 10.1210/er.2018-00182
Zucchi R., Rutigliano G., Saponaro F. Novel thyroid hormones. Endocrine. 2019; 66 (1): 95–104. DOI: 10.1007/s12020-019-02018-4
Martin J.V., Sarkar P.K. Nongenomic roles of thyroid hormones and their derivatives in adult brain: are these compounds putative neurotransmitters? Front Endocrinol (Lausanne). 2023; 14: 1210540. DOI:10.3389/fendo.2023.1210540
Musilli C., De Siena G., Manni M.E., Logli A., Landucci E., Zucchi R., Saba A., Donzelli R., Passani M.B., Provensi G., Raimondi L. Histamine Mediates Behavioural and Metabolic Effects of 3-Iodothyroacetic Acid, an Endogenous End Product of Thyroid Hormone Metabolism: A Novel Link between Thyroid and Histamine. Br. J. Pharmacol. 2014; 171: 3476–84. DOI: 10.1111/bph.12697.
Di Leo N., Moscato S., Borso’ M., Sestito S., Polini B., Bandini L., Grillone A., Battaglini M., Saba A., Mattii L., Ciofani G., Chiellini G. Delivery of Thyronamines (TAMs) to the Brain: A Preliminary Study. Molecules. 2021; 26 (6): 1616. DOI: 10.3390/molecules26061616
Huang S., Liu L., Tang X., Xie S., Li X., Kang X., Zhu S. Research progress on the role of hormones in ischemic stroke. Front Immunol. 2022; 13: 1062977. DOI: 10.3389/fimmu.2022.1062977
Panas H.N., Lynch L.J., Vallender E.J., Xie Z., Chen G.L., Lynn S.K., Scanlan T.S., Miller G.M. Normal thermoregulatory responses to 3-iodothyronamine, trace amines and amphetamine-like psychostimulants in trace amine associated receptor 1 knockout mice. J. Neurosci Res. 2010; 88: 1962–9. DOI:10.1002/jnr.22367
Rutigliano G., Bertolini A., Grittani N., Frascarelli S., Carnicelli V., Ippolito C., Moscato S., Mattii L., Kusmic C., Saba A., Origlia N., Zucchi R. Effect of Combined Levothyroxine (L-T4) and 3-Iodothyronamine (T1AM) Supplementation on Memory and Adult Hippocampal Neurogenesis in a Mouse Model of Hypothyroidism. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24: 13845. DOI:10.3390/ijms241813845
Underhill S.M., Hullihen P.D., Chen J., Fenollar-Ferrer C., Rizzo M.A., Ingram S.L., Amara S.G. Amphetamines signal through intracellular TAAR1 receptors coupled to Galpha13 and GalphaS in discrete subcellular domains. Mol. Psychiatry. 2021; 26: 1208–23. DOI: 10.1038/s41380-019-0469-2
Li ZM., Miller M., Gachkar S., Mittag J., Schriever SC., Pfluger PT., Schramm KW., De Angelis M. Determination of 3-iodothyronamine (3-T1AM) in mouse liver using liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2021; 1165: 122553. DOI: 10.1016/j.jchromb.2021.122553.
Rutigliano G., Accorroni A., Zucchi R. The Case for TAAR1 as a Modulator of Central Nervous System Function. Front Pharmacol. 2018; 8: 987. DOI: 10.3389/fphar.2017.00987
Dinter J., Mühlhaus J., Jacobi SF., Wienchol CL., Cöster M., Meister J., Hoefig CS., Müller A., Köhrle J., Grüters A., Krude H., Mittag J., Schöneberg T., Kleinau G., Biebermann H. 3-iodothyronamine differentially modulates alpha-2A-adrenergic receptor-mediated signaling. J. Mol. Endocrinol. 2015; 54 (3): 205–16. DOI: 10.1530/JME-15-0003.
Braunig J., Mergler S., Jyrch S., Hoefig C.S., Rosowski M., Mittag J., Biebermann H., Khajavi N. 3-Iodothyronamine activates a set of membrane proteins in murine hypothalamic cell lines. Front Endocrinol (Lausanne). 2018; 9: 523. DOI: 10.3389/fendo.2018.00523
Rutigliano G., Zucchi R. Molecular Variants in Human Trace Amine‑Associated Receptors and Their Implications in Mental and Metabolic Disorders. Cellular and Molecular Neurobiology. 2020; 40: 239–55. DOI:10.1007/s10571-019-00743-y
Laurino A., De Siena G., Saba A., Chiellini G., Landucci E., Zucchi R., Raimondi L. In the brain of mice, 3-iodothyronamine (T1AM) is converted into 3-iodothyroacetic acid (TA1) and it is included within the signaling network connecting thyroid hormone metabolites with hisЕФЬine. Eur J. Pharmacol. 2015; 761: 130–4. DOI: 10.1016/j.ejphar.2015.04.038
Laurino A., Lucenteforte E., De Siena G., Raimondi L. The impact of scopolamine pretreatment on 3-iodothyronamine (T1AM) effects on memory and pain in mice. Horm Behav. 2017; 94: 93–6. DOI: 10.1016/j.yhbeh.2017.07.003
Bellusci L., Laurino A., Sabatini M., Sestito S., Lenzi P., Raimondi L., Rapposelli S., Biagioni F., Fornai F., Salvetti A., Rossi L., Zucchi R., Chiellini G. New Insights into the Potential Roles of 3-Iodothyronamine (T1AM) and Newly Developed Thyronamine-Like TAAR1 Agonists in Neuroprotection. Front Pharmacol. 2017; 8: 905. DOI: 10.3389/fphar.2017.00905
Zhang X., Mantas I., Alvarsson A., Yoshitake T., Shariatgorji M., Pereira M., Nilsson A., Kehr J., Andrén PE., Millan MJ., Chergui K., Svenningsson P. Striatal Tyrosine Hydroxylase Is Stimulated via TAAR1 by 3-Iodothyronamine, But Not by Tyramine or β-Phenylethylamine. Front Pharmacol. 2018; 9: 166. DOI: 10.3389/fphar.2018.00166
Lv J., Liao J., Tan W., Yang L., Shi X., Zhang H., Chen L., Wang S., Li Q. 3-Iodothyronamine Acting through an Anti-Apoptotic Mechanism Is Neuroprotective Against Spinal Cord Injury in Rats. Ann Clin Lab Sci. 2018; 48 (6): 736–42
Landucci E., Gencarelli M., Mazzantini C., Laurino A., Pellegrini-Giampietro DE., Raimondi L. N-(3-Ethoxy-phenyl)-4-pyrrolidin-1-yl-3-trifluoromethyl-benzamide (EPPTB) prevents 3-iodothyronamine (T1AM)-induced neuroprotection against kainic acid toxicity. Neurochem Int. 2019; 129: 104460. DOI: 10.1016/j.neuint.2019.05.004
Bellusci L., Runfola M., Carnicelli V., Sestito S., Fulceri F., Santucci F., Lenzi P., Fornai F., Rapposelli S., Origlia N., Zucchi R., Chiellini G. Endogenous 3-Iodothyronamine (T1AM) and Synthetic Thyronamine-like Analog SG-2 Act as Novel Pleiotropic Neuroprotective Agents Through the Modulation of SIRT6. Molecules. 2020; 25 (5): 1054. DOI: 10.3390/molecules25051054
Accorroni A., Rutigliano G., Sabatini M., Frascarelli S., Borsò M., Novelli E., Bandini L., Ghelardoni S., Saba A., Zucchi R., Origlia N. Exogenous 3-Iodothyronamine Rescues the Entorhinal Cortex from β-Amyloid Toxicity. Thyroid. 2020; 30 (1): 147–60. DOI: 10.1089/thy.2019.0255
Tozzi F., Rutigliano G., Borsò M., Falcicchia C., Zucchi R., Origlia N. T1AM-TAAR1 signalling protects against OGD-induced synaptic dysfunction in the entorhinal cortex. Neurobiol Dis. 2021; 151: 105271. DOI: 10.1016/j.nbd.2021.105271
Polini B., Ricardi C., Bertolini A., Carnicelli V., Rutigliano G., Saponaro F., Zucchi R., Chiellini G. T1AM/TAAR1 System Reduces Inflammatory Response and β-Amyloid Toxicity in Human Microglial HMC3 Cell Line. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (14): 11569. DOI: 10.3390/ijms241411569
Sakanoue W., Yokoyama T., Hirakawa M., Maesawa S., Sato K., Saino T. 3-Iodothyronamine, a trace amine-associated receptor agonist, regulates intracellular Ca2+ increases via CaMK II through Epac2 in rat cerebral arterioles. Biomed Res. 2023; 44 (5): 219–32. DOI: 10.2220/biomedres.44.219
Kim B., Ko YH., Si J., Na J., Ortore G., Chiellini G., Kim JH. Thyroxine metabolite-derived 3-iodothyronamine (T1AM) and synthetic analogs as efficient suppressors of transthyretin amyloidosis. Comput Struct Biotechnol J. 2023; 21: 4717–28. DOI: 10.1016/j.csbj.2023.09.028
Minatohara K., Akiyoshi M., Okuno H. Role of Immediate-Early Genes in Synaptic Plasticity and Neuronal Ensembles Underlying the Memory Trace. Front Mol Neurosci. 2016; 8: 78. DOI: 10.3389/fnmol.2015.00078
Шляпина В.Л., Юртаева С.В., Рубцова М.П., Донцова О.А. На распутье: механизмы апоптоза и аутофагии в жизни и смерти клетки. Acta Naturae. 2021; 2 (49): 106–15. DOI: 10.32607/actanaturae.11208. [Shljapina V.L., Jurtaeva S.V., Rubcova M.P., Doncova O.A. Na rasput’e: mehanizmy apoptoza i autofagii v zhizni i smerti kletki. Acta Naturae. 2021; 2 (49): 106–15 (in Russian)]
Mputhia Z., Hone E., Tripathi T., Sargeant T., Martins R., Bharadwaj P. Autophagy Modulation as a Treatment of Amyloid Diseases. Molecules. 2019; 24 (18): 3372. DOI: 10.3390/molecules24183372.
Crino P.B. The mTOR signalling cascade: paving new roads to cure neurological disease. Nat Rev Neurol. 2016; 12 (7): 379–92. DOI: 10.1038/nrneurol.2016.81
Иваненко К.А., Прасолов В.С., Хабушева Э.Р. Транскрипционный фактор Sp1 в регуляции экспрессии генов, кодирующих компоненты сигнальных путей MAPK, JAK/STAT и PI3K/Akt. Молекулярная биология. 2022; 56 (5): 832–47. DOI: 10.31857/S0026898422050081. [Ivanenko K.A., Prasolov V.S., Habusheva Je.R. Transkripcionnyj faktor Sp1 v reguljacii jekspressii genov, kodirujushhih komponenty signal’nyh putej MAPK, JAK/STAT i PI3K/Akt. Molekuljarnaja biologija. 2022; 56 (5): 832–47 (in Russian)]
Deleyto-Seldas N., Efeyan A. The mTOR–Autophagy Axis and the Control of Metabolism. Front Cell Dev Biol. 2021; 9: 655731. DOI: 10.3389/fcell.2021.655731
Shao J., Yang X., Liu T., Zhang T., Xie Q.R., Xia W. Autophagy induction by SIRT6 is involved in oxidative stress-induced neuronal damage. Protein Cell. 2016; 7: 281–90. DOI: 10.1007/s13238-016-0257-6
Zhou H., Mo L., Huang N., Zou C., Li C., Lin M., Zhang B., Wei B., Li P., Si X., Chen J., Li W., Liu X., Hu B. 3-iodothyronamine inhibits apoptosis induced by myocardial ischemia reperfusion via the Akt/FoxO1 signaling pathway. Ann Transl Med.
2022; 10 (4): 168. DOI: 10.21037/atm-21-7041
Verma M., Lizama B.N., Chu C.T. Excitotoxicity, calcium and mitochondria: a triad in synaptic neurodegeneration. Transl Neurodegener. 2022; 11 (1): 3. DOI: 10.1186/s40035-021-00278-7. PMID: 35078537; PMCID: PMC8788129.
Docherty A., Emelifeonwu J., Andrews PJD. Hypothermia after traumatic brain injury. JAMA. 2018; 320 (21): 2204–6. DOI: 10.1001/jama.2018.17121
Huang S., Liu L., Tang X., Xie S., Li X., Kang X., Zhu S. Research progress on the role of hormones in ischemic stroke. Front Immunol. 2022; 13: 1062977. DOI: 10.3389/fimmu.2022.1062977.
Han Y., Han Z., Huang X., Li S., Jin G., Feng J., Wu D., Liu H. An injectable refrigerated hydrogel for inducing local hypothermia and neuroprotection against traumatic brain injury in mice. J. Nanobiotechnology. 2024; 22 (1): 251. DOI: 10.1186/s12951-024-02454-z