Contact

Ana-Maria Šimundić
Editor-in-Chief
Clinical Institute of Chemistry
Sestre milosrdnice University hospital
Vinogradska 29
10 000 Zagreb, Croatia

Phone: +385 1 3787 184
Fax: +385 1 3768 280

e-mail address: editorial_office [at] biochemia-medica [dot] com
 

Useful links

Events

Porto 2015

8th CSMBLM Congress Rijeka, Croatia 22-26 September 2015

Lokus - Mali Lošinj

Pregledni članak

 

Dalibor Karlović, Danijel Buljan. Apoptoza – mogući patofiziološki mehanizam u poremećajima raspoloženja kojeg mijenjaju litijeve soli. Biochemia Medica 2008;18(3):291-310.

Klinički zavod za kemiju, Klinička bolnica “Sestre milosrdnice”, Zagreb
 *Adresa za dopisivanje: dalibor [dot] karlovic [at] gmail [dot] com
 
Sažetak
Zadnjih godina naše znanje o patofiziološkim i patoanatomskim promjenama u središnjem živčanom sustavu bolesnika, koji boluju od širokog spektra kliničkih slika poremećenog raspoloženja, doživjelo je znatan napredak. Posebno, u tom smislu, naglasak treba staviti na istraživanja koja poremećaje raspoloženja opisuju kao neurodegenerativne bolesti u čijoj podlozi posebno značajno mjesto zauzima propadanje glija stanica.
Istraživanja koja opisuju apoptotski način propadanja glija stanica, ali i ostalih stanica CNS-a (engl. central nervous system, središnji živčani sustav) nude vrlo uvjerljive dokaze da je upravo apoptotski mehanizam, molekularno gledano, ključan u etiologiji poremećaja raspoloženja. Ove spoznaje nisu samo promijenile dosadašnji stav o tome kako su poremećaji raspoloženja uzrokovani poremećajem u monoaminergičkom sustavu neurotransmitera, nego su promijenila i razmišljanja o glija stanicama. Naime, do nedavno se mislilo kako su glija stanice isključivo potporno tkivo CNS-a, na neki način „vezivno tkivo“. Međutim, danas sa sigurnošću možemo tvrditi da su glija stanice i funkcionalni dio CNS-a. Drugim riječima, glija stanice su glavno skladište ekscitatornog neurotransmitera glutamata, te o njihovom metabolizmu i doziranju otpuštanja glutamata ovisi podražljivost CNS-a. Na taj način glija stanice zajedno s neuronom predstavljaju funkcionalnu cjelinu. Nadalje, na glija stanicama su dokazani i ostali neurotransmiterski receptori, primjerice dopaminergički i serotonergički.
S druge strane, u psihofarmakoterapiji poremećaja raspoloženja, koja je danas temeljni dio terapije bolesnika s poremećajem raspoloženja, uključuje se primjena različitih psihofarmaka od antidepresiva do stabilizatora raspoloženja. Od ovih potonjih, soli litija zauzimaju posebno mjesto u terapiji poremećaja raspoloženja, bilo kao lijek u suzbijanju simptoma manično promijenjenog raspoloženja, ili kao stabilizator raspoloženja, pojačivač antidepresivnog djelovanja uz antidepresive ili lijek koji sprječava pojavu novih epizoda promijenjenog raspoloženja. Zadnja navedena indikacija litija čini se posebno zanimljivom jer time litij dobiva posebno mjesto u psihofarmakoterapiji, ali i farmakoterapiji općenito, jer je to lijek koji se koristi i za prevenciju, dok su ostali lijekovi pretežito kurativnog djelovanja. Uostalom, činjenica je da djelovanje litija, ali i antidepresiva ne nastupa odmah nego tek nakon nekoliko dana i tjedana uzimanja. Drugim riječima, da je terapijsko djelovanje litija samo u činjenici kako se to dosada shvaćalo, u promjeni neurotransmitera, promjena kliničke slike nastupila bi trenutačno. Stoga treba pretpostaviti da litij djeluje puno finijim mehanizmom koji se zbiva kroz prilagodbu stanica CNS-a na nove uvjete, štoviše danas je sve više dokaza da litij može mijenjati živčanu plastičnost djelovanjem na apoptotske mehanizme.
Ključne riječi: litijeve soli, poremećaji raspoloženja, apoptoza, stabilizatori raspoloženja
Pristiglo: 19. lipnja 2008.                                                                                                    Prihvaćeno: 13. srpnja 2008.
 
 
Pregled dosadašnjih spoznaja o biološkim promjenama u poremećajima raspoloženja
Danas poremećaji raspoloženja uz shizofreniju, anksiozne poremećaje te ovisnost o alkoholu i druge ovisnosti predstavljaju poseban istraživački izazov za kliničara-psihijatra, ali i za neuroznanstvenika. Sve je više dokaza o biologijskim uzročnim čimbenicima koji zajedno s okolišnim socijalnim čimbenicima dovode do duševnih bolesti (1). Interakcija je, svakako, vrlo složena i isprepletena nizom okolišnih čimbenika koji mogu mijenjati biologijsku ravnotežu središnjeg živčanog sustava, ali i obrnuto, čitav sustav od molekula i iona, preko staničnih struktura, neurona i glija stanica do neurotransmitera, u određenim makroanatomskim strukturama središnjeg živčanog sustava, može utjecati na izražavanje nečije osobnosti, a time i utjecati na socijalno okruženje pojedinca (2).
Poremećaji raspoloženja, u tom smislu, čine posebno zanimljive poremećaje jer po svojoj kvaliteti predstavljaju otklone u raspoloženju u konstantnoj noti svačije osobnosti. Raspoloženje je pak dugotrajno, unutarnje i predvidivo čuvstveno stanje pojedinca. Nekada su se isti poremećaji nazivali i afektivnim poremećajima što bi svakako trebalo napustiti, jer je raspoloženje u odnosu na afekt trajna kvaliteta, pa bi odnos raspoloženja prema afektu mogli opisati kroz odnos klime prema trenutačnom vremenu (2).
Općenito govoreći, raspoloženje se može mijenjati prema nižem – depresivnijem i prema višem – euforičnom, maničnom. Svakako treba razgraničiti normalne promjene raspoloženja uzrokovane svakodnevnim životnim prilikama od onih koje su psihopatološke. Drugim riječima, oscilacije raspoloženja koje po svojoj jačini, trajanju, i nemogućnosti da ih osoba kontrolira odstupaju od svakodnevnih „životnih“ promjena raspoloženja klasificiramo kao poremećaj raspoloženja. Najčešće se takve promjene raspoloženja javljaju bez ikakvog očiglednog vanjskog uzroka.
Kako je prethodno navedeno, i biologijski i socijalni i psihološki čimbenici igraju ulogu u nastanku poremećaja raspoloženja, sukladno tome i u liječenju poremećaja raspoloženja koristimo biologijske, psihološke i socijalne postupke liječenja (2). Biologijski postupci, ovdje posebno mislim na psihofarmakološko liječenje, danas ipak predstavljaju prvi izbor i najvažniji postupak u liječenju poremećaja raspoloženja. Odista velik je izbor psihoframaka koji nam stoje na raspolaganju, od antidepresiva, antipsihotika, anksiolitika i stabilizatora raspoloženja, da spomenem samo najčešće, u liječenju poremećaja raspoloženja (1,2). Ovi potonji, stabilizatori raspoloženja, osobito najstariji predstavnik ove skupine litij je posebno zanimljiv. Naime, stabilizatori raspoloženja, a time i soli litija, su lijekovi koji se koriste za liječenje, ublažavanje tegoba, ali, za razliku od ostalih psihofarmaka, kao i lijekova općenito, i za prevenciju ponovnih epizoda bolesti (3).
Biološki etiološki čimbenici danas su ipak najviše istraženi i daju najviše odgovora o uzrocima poremećaja raspoloženja. Iz didaktičkih razloga najčešće se dijele na genetske, neuroendokrine, cirkadijalne i one povezane sa spavanjem, te neurokemijske i neuroanatomske (3).
 
Genetski čimbenici
Čini se da su genetski čimbenici vrlo važni u poremećajima raspoloženja (4). Posebice jaki dokazi o utjecaju nasljednih čimbenika važe za bipolarni afektivni poremećaj. Ipak treba napomenuti da se poremećaji raspoloženja ne nasljeđuju dominantno ili recesivno nego je najvjerojatnije riječ o poligenskim bolestima (4-6). Drugim riječima, vjerojatno je više različitih gena umiješano u nastanak poremećaja raspoloženja. Najčešće se opisuju geni na kromosomima 5, 11, i X (7). Danas se intenzivno istražuju polimorfizmi gena za serotoninske receptore, serotoninski transporter, kao i dopaminski transporter ili dopaminske receptore. Prvi rezultati nude kontroverzne nalaze.
Inače, bipolarni afektivni poremećaj javlja se 25% djece, ako je bolestan jedan od roditelja. Ukoliko oba roditelja boluju od bipolarnog afektivnog poremećaja, vjerojatnost da će dijete oboljeti je 50–70%. Rizik za jednojajčane blizance je čak 90%. Za depresivne poremećaje postoci su niži, tako primjerice ukoliko jednojajčani blizanac boluje od depresivnog poremećaja kod drugog blizanaca postoji 50%-tna mogućnost obolijevanja, a ako je samo jedan roditelj bolestan, vjerojatnosti da dijete oboli od depresije je 10% (8).
 
Neuroendokrini pokazatelji
Zbog činjenice da je endokrini sustav glavninom reguliran kroz os hipotalamus-hipofiza-ciljana žlijezda (štitnjača, nadbubrežna žlijezda, gonade), odnosno da je cijeli sustav preko hipotalamusa povezan i dio je središnjeg živčanog sustava – limbičkog režnja, logično je očekivati da hormoni mogu biti periferni pokazatelji neurokemijske funkcije mozga (9,10). I zaista, hipofizarni hormoni su pod utjecajem prvenstveno monoaminergičkih neurona. Tako u izlučivanju adenokortikotropnog hormona (ACTH) odnosno kortizola ili lučenju tireostimulirajućeg hormona (TSH), odnosno triiodotironina (T3), tironina (T4) ili prolaktina (PRL), odlučujuću ulogu imaju serotonin, noradrenalin i dopamin (11). Posebno je zanimljiva os hipotalamus-hipofiza-nadbubrežna žlijezda u bolesnika s depresivnim poremećajem. Tako je deksametazonski supresijski test jedan od najpouzdanijih pokazatelja psihičke bolesti uopće. Naime, oko 50% bolesnika s depresijom su nesupresori na deksametazonskom testu (11). Također, gotovo svi bolesnici imaju veće koncentracije serumskog kortizola i niske vrijednosti ACTH. Isto tako, praktički svaki bolesnik s poremećajem funkcije štitne žlijezde ima i neki simptom poremećenog raspoloženja, ovisno je li riječ o hiper- ili hipotireozi (9,10). S druge strane, bolesnici s poremećajem raspoloženja imaju često povišene vrijednosti slobodnih hormona T3 i T4. Ipak, za razliku od deksametazonskog testa, TRH test (engl. thyrotropin-releasing hormone test, TRHt) nije toliko specifičan u bolesnika s depresijom (9,10).
 
Poremećaji spavanja i cirkadijalni ritmovi
Poremećeno spavanje jedan je od najznačajnijih tjelesnih simptoma poremećenog raspoloženja, bilo maničnog ili depresivnog. U spavanju su vrlo jasno izražene elektroencefalografijske (EEG) abnormalnosti u bolesnika s poremećajima raspoloženja. Primjerice, najznačajnija abnormalnost jest u dužini NREM (engl. non rapid eye movement) spavanja i REM (engl. rapid eye movement) spavanja (12). Naime, depresivni će bolesnici gotovo u pravilu imati skraćene i manje brojne epizode REM spavanja. Nadalje, cirkadijalni su ritmovi predmet intenzivnih istraživanja. Primjerice, u tom su smislu sezonski afektivni poremećaji posebno interesantni. Proučavan je i odnos raspoloženja te melatonina – hormona „biološkog sata“ (12).
 
Neurotransmiteri
Poremećaji raspoloženja također se dovode u vezu sa smanjenjem monoamina (serotonin, dopamin, noradrenalin) kod depresije ili povišenjem navedenih neurotransmitera kod manije (13). Istraživanja su, u nekim slučajevima, potvrdila takva očekivanja, ali rezultati nekih studija su i kontradiktorni. Nadalje, lijekovi za liječenje depresije povećavaju koncentraciju monoamina u sinaptičkoj pukotini, doduše različitim mehanizmima (13). Kod poremećaja raspoloženja istraživali su se gore navedeni neurotransmiteri u moždanom tkivu, cerebrospinalnoj tekućini, plazmi ili mokraći bolesnika (13). Također su se istraživali i metaboliti monoamnina kao 5-hidroksiindoloctena kiselina (5-HIAA), 3-Metoksi-4-hidroksifenol octena kiselina (HVA), 3-metoksi-4-hidroksifenilglikol (MHPG). Međutim, ne bi bilo primjereno bez sumnje i provjere prihvatiti hipotezu o jednom neurotransmiterskom sustavu. Naime, sasvim je jasno da se neurotransmiterski sustavi u središnjem živčanom sustavu (engl. central nervous system, CNS) ponašaju po principu „spojenih posuda“, tj. otklon u jednom neurotransmiterskom sustavu trenutno dovodi i do promjene u drugom neurotransmiterskom sustavu (14). Odatle potječu i neujednačeni nalazi istraživanja neurotransmitera u poremećajima raspoloženja.
Nadalje, koncentracije neurotransmitera ili njihovih metabolita mogu i biti u granicama normale, ali ukoliko postoji manjak ili višak receptora za neurotransmitere njihovo će se djelovanje očitovati kao smanjeno ili povećano (15). Novija istraživanja djelovanja antidepresiva pokazuju da se njihov terapijski efekt u konačnici ostvaruje utišavanjem monoaminskih receptora (15). Neurotransmitere, inače, pored brojnih podjela, za ovu svrhu možemo podijeliti na eksictatorne (glutamat koji djeluje preko kainatnih i N-metil D-aspartat; NMDA receptora), inhibitorne receptore γ-aminomaslačne kiseline (GABA) te neuromodulatorne koji su ujedno monoaminergički (dopamin, serotonin, noradrenalin, adrenalin) i kolinergički. Ovi neuromodulatorni neurotransmiteri mogu u danom trenutku biti i ekscitatorni i inhibitorni, ovisno o tome koliko i kako su stimulirani od strane glutamata. Drugim riječima, u poremećajima raspoloženja smanjenje ili povišenje (ili njihovo pojačano ili smanjeno djelovanje) monoamina može zaista imati za posljedicu poboljšanje ili pogoršanje raspoloženja (13-15), ali njihova razina prvenstveno ovisi o koncentraciji i ekscitatornom djelovanju glutamata preko NMDA receptora ili inhibitornom djelovanju GABE (16).
Nadalje, bitno je napomenuti da neuromodulatorni neurotransmiteri svoj učinak ostvaruju nakon što se vežu za stanični receptor povezan s G proteinom koji aktivira enzime sustava drugog glasnika (16). Ekscitatorni neurotransmiter glutamat ili inhibitorni neurotransmiter GABA djeluju na ionske kanale. Drugim riječima, glutamat i GABA djeluju trenutačno, dok se monoamninergički učinak može očekivati i u dužem vremenskom razdoblju (16).
 
Neurotransmiteri i signalni putevi
Bilo bi jednostavno objašnjavati psihijatrijske poremećaje, ali i „normalno“ funkcioniranje, isključivo promjenama neurotransmitera ili njihovih receptora. Naime, kao što je u prethodnom odjeljku navedeno, konačni rezultat djelovanja neurotransmitera ostvaruje se tek aktivacijom ili inhibicijom drugih glasnika koji naposljetku mijenjaju ekspresiju gena, a time i fenotip! Na slici 1. nalazi se prikaz aktivacije drugog glasnika, gdje neurotransmiter smatramo „prvim glasnikom“ koji preko svog ciljnog receptora djeluje na G-proteine koji se nalaze u staničnoj membrani. G-proteini prenose poruku od neurotransmiterskog receptora do „drugih glasnika“ ili ionskih kanala. G-proteini sastoje se od 3 podjedinice: α, β i γ (15). G-proteini djeluju na čitav niz „drugih glasnika“ od kojih su najpoznatiji sustav adenilat-ciklaze koja pretvara adenozin-trifosfat (ATP) u ciklički adenozin-monofosfat (cAMP) ili sustav vezan uz fosfolipazu C koja pretvara inozitolske lipide i fosfoinozitol stanične membrane u inozitol-trifosfat (IP3) i diacilglicerol (DG) (13-16). IP3 i DG djeluju na protein-kinazu C ili receptore endoplazmatske mrežice što dovodi do oslobađanja kalcijevih iona u citoplazmu. Slijed aktivacije drugih glasnika prikazan je na slici 1.
 
 
Slika 1. Prikaz aktivacije drugih glasnika. Neurotransmitor kao „prvi glasnik“ djeluje na receptor smješten na staničnoj membrani, a zatim preko G-proteina i fosfolipaze C ili adenilat-ciklaze dolazi do aktivacije „drugih glasnika“ koji naposljetku potiču protein-kinazu C koja zatim djeluje u signalnoj kaskadi na gene ranog odgovora.
 
Svakako treba napomenuti da neurotransmisija i učinci neurotransmisije ne završavaju oslobađanjem neurotransmitera, djelovanjem istog na receptor i aktivacijom drugog glasnika što se dešava u milisekundama (15). Krajnja je posljedica neurotransmisije regulacija genske ekspresije, sinteza proteina i preoblikovanja funkcije, ali i morfologije neurona ili glija stanica novim uvjetima. Te promjene najčešće znače ojačavanje ili uništavanje te preoblikovanje sinapsi i dendrita, povlačenje ili produženje aksona, ili čak i poticanje stanice na smrt (17). Aktiviran sustav „drugog glasnika“ u konačnici aktivira čimbenike transkripcije koji aktiviraju regulatorno područje ciljnog gena, koja potiče kodirajući dio gena te se stvara ribonukleinska kiselina (RNK) i konačno ciljni protein (enzim, receptor, transportni protein, transkripcijski čimbenici i sl.) (16,17). U tablici 1. prikazana su neka dosadašnja istraživanja promjena sustava drugog glasnika u bolesnika s bipolarnim afektivnim poremećajem ili depresivnim poremećajem. Ipak, nedostatak ovih istraživanja je činjenica da su rađena na postmortalnim uzorcima mozga bolesnika s poremećajem raspoloženja ili na modelima kao što je trombocitni model. Svakako treba napomenuti da su, nakon aktivacije transkripcijskog čimbenika, prvi geni koji se aktiviraju su c-Fos i c-Jun, geni ranog odgovora. Nakon aktivacije drugog glasnika neurotransmiterom cFos i cJun su aktivni nakon 15 minuta, a djeluju do jednog sata. Produkti c-Fos i c-Jun gena su Fos i Jun proteini koji zajedno aktiviraju ili onemogućuju aktivaciju gena kasnog odgovora (18-20). Geni kasnog odgovora su zapravo specifični geni koji reguliraju specifični odgovor stanice na podražaj (Slika 2.). Cjelokupni živčani sustav je stoga vrlo prilagodljiv i mijenja se pod utjecajem brojnih vanjskih i unutrašnjih utjecaja, drugim riječima, „plastičan“ je i u biokemijskom, ali i u morfološkom smislu (20). Naime, suprotno prijašnjem stavu, danas se smatra da su neuroni djeljivi i nakon poroda. Također, tijekom cijelog života mijenja se mijelinizacija, broj dendrita i sinapsi, dužine aksona, sve do nekroze ili apoptoze neurona pod utjecajem neurotransmitera, posebice glutamata ili djelovanjem hormona, glukokortikoida pod djelovanjem stresa (21).
 
Tablica 1. Prikaz nekih dosadašnjih istraživanja sustava “drugog glasnika“ u bolesnika s poremećajem raspoloženja.
 
 
 
Slika 2. Aktivacija c-fos i c-jun gena
 
Neuroanatomske promjene u poremećajima raspoloženja
Neuroanatomska istraživanja poremećaja raspoloženja bazirana su na postmortalnim istraživanjima, morfološkim promjenama praćenim kompjuteriziranom tomografijom (CT) kasnijih sedamdesetih i osamdesetih godina 20. stoljeća te istraživanjima nuklearnom magnetskom rezonancom (NMR) devedesetih godina 20. stoljeća. Napose treba spomenuti funkcionalno-morfološke metode istraživanja kao SPECT (engl. Single Photon Computer Tomography) i PET (engl. Positron Emission Tomography), koje su ukazale na ključne etiološke čimbenike poremećaja raspoloženja kao što su smanjena funkcija prečeonog korteksa ili smanjena aktivnost područja limbičkih struktura, posebno hipokampusa i amigdala, kod depresije ili obrnuto, povećana aktivnost istih područjima u maničnoj fazi bolesti (22). Studije NMR-om također pokazuju manji frontalni režanj u bolesnika s bipolarnim afektivnim poremećajem nego u ispitanika kontrolne skupine, istraživanja CT-om nisu dala veće rezultate što je dijelom i zbog ograničenja ove metode u ispitivanju finijih morfoloških promjena CNS-a.
Osim nabrojenih makromorfoloških metoda koje su pokazale relativno skromne nalaze u bolesnika s poremećajima raspoloženja, postmortalne histološke metode dale su možda najkonzistentnije biologijske nalaze u psihijatriji uopće (23). Glija stanice su, suprotno očekivanjima, pokazale promjene (24). Naime, do današnjeg se vremena smatralo kako u funkcionalnom, ali i patofiziološkom smislu glija stanice, za razliku od neurona, u psihijatrijskim poremećajima nisu od većeg značaja (24). U bolesnika s bipolarnim afektivnim poremećajem, ali i onih s depresivnim poremećajem, nađen je manji broj stanica, s manjom gustoćom, ali i promijenjenom staničnom veličinom (25). Ove su promjene najizraženije u prečeonom korteksu, upravo u regiji u kojoj i SPECT i PET pokazuju promjene, ali i u amigdalama i hipokampusu (26). U prečeonom je korteksu broj glija stanica manji i do 41% prema kontrolnim uzorcima (27,28). Nadalje, suprotno prijašnjem mišljenju da su glija stanice samo potporno tkivo CNS-a, danas se zna da iste imaju i brojne neurotrasmiterske receptore te da imaju značajnu ulogu u koncentraciji serotonina, noradrenalina i dopamina u sinaptičkoj pukotini. Ipak, možda je najvažnija uloga glija stanica u regulaciji metabolizma glutamata, najvažnijeg eksicatornog neurotransmitera. Naime, glija stanice sadrže glutamatni transporter koji „kupi“ višak glutamata iz sinaptičke pukotine i sprema ga u glavno spremište glutamata, glija stanice (15). Kao što je prije spomenuto, osim manjeg broja i manje gustoće glija stanica u bipolarnom afektivnom poremećaju i depresivnom poremećaju, nađeno je i povećanje volumena glija stanica (29). Također se ističe da promjene u strukturi čeonog korteksa, u smislu promjene strukturalne plastičnosti, nastaju prvenstveno zbog abnormalnosti glija stanica. Dosadašnja istraživanja bazirana su na preparatima koji su bojani Nissl metodom, kojom nije moguće utvrditi koji je pod tip glija stanica (astrociti, oligodendrociti i mikroglija) zahvaćen patološkim promjenama u poremećajima raspoloženja (29). Važno je istaknuti da promjene u bipolarnom afektivnom poremećaju i depresivnom poremećaju nisu kao u ostalih klasičnih neurodegenerativnih bolesti, gdje je glioza ključan patomorfološki nalaz. Drugi istraživači idu dalje i ističu apoptozu kao ključan mehanizam u nastanku opisanih promjena u čeonom korteksu bolesnika s poremećajem raspoloženja.
 
Apoptoza – mogući uzrok neurodegenerativnih promjena u poremećajima raspoloženja
Smrt svake stanice, pa i neurona i glija stanica može biti rezultat nekroze ili apoptoze. Nekroza ili akutna patološka smrt proces je koji nastaje nakon opsežnih kemijskih, biokemijskih, mehaničkih i sličnih oštećenja. Nekroza je okarakterizirana bubrenjem i puknućem stanične membrane i organela, dolazi do izlijevanja staničnog sadržaja i na taj način do onečišćenja i upalnih promjena okolnog tkiva (31). Apoptoza je proces fiziološke programirane smrti stanice – staničnog samoubojstva (32). Hoće li će stanica umrijeti apoptozom ili nekrozom ovisi o koncentraciji nekog štetnog čimbenika ili dužini trajanja njegovog djelovanja, ali i o tipu oštećenja uzrokovanim navedenim čimbenicima, te o vrsti stanica (33). Nadalje, apoptoza ovisi i o prisustvu, odnosno odsustvu molekula koje induciraju apoptozu. Apoptoza je prvi put opisana 1972. godine. Naziv joj dolazi od grčkih riječi apo (od) i poptosis (padati), koji opisuje jesensko padanje lišća, odnosno normalnu fiziološku ulogu fenomena programirane stanične smrti (34). Morfološki, u apoptozi dolazi do „skupljanja“ stanica i pupanja stanica, membrane ostaju uglavnom očuvane, jezgre su piknotične i fragmentirane. Stanica se podijeli u apoptotična tjelešca, okružena membranama, tzv. Kerijeva tjelešca, od kojih svako sadrži različite organele. Apoptotične stanice u tkivima, pa i in vitro, budu fagocitirane od njihovih vijabilnih susjednih stanica ili od strane specijaliziranih fagocita. Za razliku od nekroze, u apoptotičnoj smrti stanice ne dolazi do upalne reakcije okolnog tkiva (35). Apoptoza ima važnu fiziološku ulogu u normalnom razvoju i održavanju homeostaze tkiva npr. pri morfogenetskoj smrti stanica za vrijeme embriogeneze, selekciji neurona kod formiranja sinapsi, uklanjanju glija stanica nakon stresnih događaja posredovanih glutamatom i/ili kortikosteroidima, u živčanoj plastičnosti, uklanjanju stanica kojima nedostaju neophodni čimbenici rasta (npr. apoptoza neurona zbog nedostatka nervnog čimbenika rasta) (36). Kao što je navedeno, apoptoza se smatra jednim od vjerojatnih čimbenika u etiologiji neurodegenerativnih procesa u središnjem živčanom sustavu bolesnika koji boluju od poremećaja raspoloženja (30). Primjerice, istraživanje provedeno in vivo na bolesnicima koji su bolovali od poremećaja raspoloženja (bipolarnog afektivnog poremećaja i velike depresije) pokazivali su statistički značajno veći broj apoptotičnih stanica (leukocita) na protočnom citometru nego kod zdrave kontrolne skupine. Drugo istraživanje provedeno postmortalno, na bolesnicima koji su bolovali od velike unipolarne depresije, pokazalo je neprimjereno velik broj apoptotičnih stanica u središnjem živčanom sustavu, posebno u području hipokampusa. U tom istraživanju istraživači još dokazuju izravnu vezu velikog broja hipokampalnih apoptotičnih stanica i ekspresije kortikosteroidnih receptora, te smatraju da je apoptoza posljedica poremećene hipotalamičko-hipofizno-adrenokortikalne osi u bolesnika s poremećajima raspoloženja (37).
 
Molekularni mehanizami apoptoze
Kao što je prethodno naglašeno, apoptoza, stanični suicid ili programirana stanična smrt ključan je mehanizam u održavanju homeostaze organizma (35). Apoptotski mehanizmi posebno su značajni u formiranju živčanog sustava u doba intrauterinog razdoblja, ali i kasnije tijekom razvoja CNS-a u djetinjstvu kao odgovor na učenje i u odrasloj dobi kao odgovor na različite podražaje iz društva, pri čemu se mozak plastično oblikuje prema zahtjevima okoline (37). Sama apoptoza je kompleksan molekularni mehanizam u kojem se isprepliću brojni unutarstanični putovi, dolazi do međudjelovanja brojnih proteina, enzima, lipida, mijenjanja ekspresije gena. Iz didaktičkih razloga apoptotski se mehanizam pojednostavljeno prikazuje i načelno se može opisati kao unutrašnji (mitohondrijski put koji vodi apoptozi) ili vanjski (receptorski put) (Slika 3.). Aktivacija unutarnjeg puta apoptoze posljedica je poremećaja u unutarstaničnoj homeostazi (38). U tom putu, kao što je navedeno, mitohondriji imaju središnju ulogu, pa se stoga ovaj put naziva i mitohondrijski put. Vanjski put apoptoze započinje vezanjem liganada na stanične membranske receptore koji se nazivaju „receptori smrti“, pa se taj put naziva i „put receptora smrti“ (38). Iako je način aktivacije ovih putova različit, između njih postoji povezanost, a na kraju, oba puta izazivaju karakteristične biokemijske i strukturalne promjene stanice svojstvene apoptozi. Kako je spomenuto, vanjski put aktiviraju ligandi vezanjem na receptore smrti (38). Ti receptori mogu biti različiti, a pripadaju receptorskoj porodici tumorskih nekrotizirajućih faktora (engl. tumor necrosis factor, TNF). Više je supstrata koji mogu izazvati aktivaciju vanjskog apoptotskog puta. U pogledu funkcioniranja CNS-a u fiziološkim ili u patofiziološkim uvjetima, sljedeći supstrati mogu imati značajan utjecaj na receptore smrti na staničnoj membrani: čimbenik rasta neurona (engl. Neural Growth Factor, NGF), moždani jezgrin čimbenik (engl. Brain Derivated Nuclear Factor, BDNF), interleukini, glutamat i neurotrofini (38). Nakon vezivanja liganada na receptore, na taj kompleks vežu se molekule prilagodbe i kaspaze pokretači (kaspaza-8 i kaspaza-10). To dovodi do aktivacije prokaspaza, do cijepanja izvršnih kaspaza 3 i 7, cijepanja DNK u jezgri na specifične dijelove, tzv. „ljestvice“, te konačno do osobitih strukturalnih promjena. Mitohondrijski put započinje otvaranjem pora na mitohondrijskoj membrani, otpuštanjem citokroma c (i drugih proteina) iz mitohondrija, stvaranjem apoptosoma od citokroma c, prokaspaze-9, i Apaf-1 čimbenika (engl. Apoptotic Protease Activating Factor), aktivacije efektorskih kaspaza 3 i 7 i cijepanja DNK (38). Ključni u regulaciji apoptoze, odnosno preživljenja stanica, su članovi obitelji protein B limfoma tipa 2 (engl. B cell limphom 2 protein), (Bcl-2). Bcl-2 proteini obuhvaćaju proapoptotske (Bax, Bak, Bad, Bid, Bik) i antiapoptotske (Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1) proteine (39). Ovi proteini mogu biti višedomenski (Bak i Bax) ili imati samo BH-3 domenu, tzv. BH3-only proteini (Bad, Noxa, PUMA). Više-domenske molekule mogu se aktivirati interakcijom s BH-3 proteinima. Bcl-2 proteini kontroliraju (direktno ili vezivanjem na proapoptotske proteine) propusnost mitohondrij oblikovanjem pora na vanjskoj membrani ili reguliranjem otvaranja i zatvaranja pora za propusnost (engl. permeability pores).
 
 
Slika 3. Prikaz vanjskog i unutrašnjeg puta apoptoze. Vanjski put apoptoze potaknut je preko receptora („receptori smrti“) na površini stanice. Unutrašnji put apoptoze počinje unutar stanice u mitohondrijima.
 
Mitohondrijski put može aktivirati nepopravljeno oštećenje u DNK. Središnju ulogu u ovom putu ima tumor supresorski gen p53 (iako postoji i p53-neovisni put). P53, jezgrin fosfoprotein, ima središnje mjesto u signalnim putovima kojima stanica „osjeća“ stres i na njega odgovara (40). Stabilnost genoma, stanični ciklus i apoptozu kontrolira p53 koji nije funkcionalan u 50% tumora. Uloga p53 u održavanju genomske stabilnosti obuhvaća: a) zadržavanje stanica u G1/S fazi staničnog ciklusa koje koči umnožavanje oštećene DNK i omogućuje popravak oštećenja DNK; b) poticanje apoptoze kako bi se uništile stanice s oštećenjem DNK; c) međudjelovanje s drugim molekulama koje sudjeluju u tim procesima. U apoptozi, p53 može mijenjati ekspresiju apoptotskih gena uključenih u unutrašnji ili vanjski signalni put: povećati ekspresiju proapoptotskih gena (Bax, Noxa, PUMA), smanjiti ekpresiju antiapoptotskih gena (Bcl-2), odnosno potaknuti izražajnost receptora smrti (kao Fas) i time potaknuti apoptozu.
Kaspaze (cistein aspartat specifične proteaze) središnji su izvršitelji apoptoze (41). U stanicama se nalaze kao neaktivne prokaspaze. Aktiviraju se proteolitički, oligomerizacijom ili cijepanjem od strane drugih kaspaza. Kaspaze mogu djelovati kao inicijatorske (kaspaze 2, 8, 9, i 10) ili efektorske (kaspaze 3 i 7). Zbog njihovog razornog djelovanja, aktivnost im mora biti vrlo precizno regulirana, kako bi se izbjegla nepotrebna smrt stanica. Inače, dosadašnja istraživanja na ljudima otkrila su četrnaest kaspaza. Supstrat na koji djeluju kaspaze, među ostalima, je PARP protein (engl. Poly (ADP-ribose) polymerase) koji se djelovanjem kaspaza cijepa. Cijepanje PARP proteina koristi se stoga i kao biljeg apoptoze. Aktivnost kaspaza nadziru inhibitori apoptotskih proteina (42). Među njima veliku ulogu ima survivin (43). Survivin se direktno veže za kaspaze 3 i 7 te tako inhibira njihovu aktivnost (44). Osim toga, njegova ekspresija ovisi o staničnom ciklusu, što upućuje na dvojnu ulogu ovog proteina, u kontroli staničnog ciklusa i u regulaciji apoptoze (44). Zanimljivo je spomenuti da se survivin eksprimira tijekom embriogeneze, ali ne i u odraslih osoba. Iznimka su stanice tumora kod kojih je ponovo zabilježena značajna ekspresija survivina (43, 44).
 
Litijeve soli – stari stabilizatori raspoloženja, novi molekularno farmakološki aspekti djelovanja, fokus na apoptozu
Litijeve soli koriste se kao stabilizatori raspoloženja, odnosno najčešće su standardna psihofarmakoterapija bolesnicima koji boluju od bipolarnog afektivnog poremećaja (3). Litij se često dodaje antidepresivu kao „pojačivač“ antidepresivnog djelovanja bolesnicima koji boluju od depresije. Litijeve soli imaju i antimanično djelovanje tako se taj lijek daje i bolesnicima s maničnom kliničkom slikom (6).
Litij je metal, atomskog broja 3 i atomske težine 6,94; pripada IA alkalnoj grupi metala periodnog sustava elemenata (45). Kao novi kemijski element otkrio ga je 1817. godine Johan Arfwedson. Već 1843. godine Alexander Ure uvodi litij u medicinu kao lijek za liječenje urične dijateze – gihta. Kasnije, u drugoj polovici 18. stoljeća bilo je uobičajeno tumačenje mnogih bolesti kroz poremećen metabolizam mokraćne kiseline. U tom su periodu Francuz A. Trosseani i Englez A. Haig uklopili tezu o uričnoj dijatezi i metabolizmu mokraćne kiseline u etiologiju manije i depresije. Zbog toga se litij davao različitim bolesnicima, a već 1886. Carl Lange, u Danskoj, opisuje prve rezultate uspješnosti liječenja depresija litijem. 1894. njegov brat Fritz opisuje prve rezultate liječenja litijem akutnih depresivnih bolesnika. 1873. u Sjedinjenim Američkim Državama, William Hammound opisuje svoje rezultate liječenja manija litijem (3,45). Početkom 20. stoljeća litij postaje praktički lijek za sve, pa se čak počinje stavljati i u pića. Tridesetih godina 20. stoljeća počinju i prva testiranja litijevih soli u liječenju arterijske hipertenzije, a litijeve soli počinju se koristiti kao nadomjestak za natrijev klorid, kuhinjsku sol. 1949. godine prikazani su i prvi smrtni slučajevi koji su bili posljedica izuzetno toksičnog učinka litija, te se litij odlukom komisije za hranu i ljekove (engl. Food and Drug Administration, FDA) povlači s tržišta Sjedinjenih Američkih Država i zabranjuje svaka njegova uporaba kod ljudi (45). Istodobno, u Australiji Jon Cade ponovno, nakon već zaboravljenog povoljnog učinka litija u poremećajima raspoloženja, daje litij maničnim bolesnicima rezistentnim na dotadašnju terapiju s izuzetnim terapijskim uspjehom, ali ne zadugo, jer su nakon nekoliko mjeseci liječenja litijem, zbog toksičnih učinaka litija i njegovi bolesnici umrli. Tek šezdesetih godina 20. stoljeća litij ponovno postepeno ulazi „na mala vrata“ u psihijatriju, ovaj put uz redovite kontrole razine litija u tjelesnim tekućinama i regulaciju doze prema nalazu koncentracije litija u serumu. 1974. godine litijeve soli ponovno su registrirane od strane FDA kao lijek za liječenje poremećaja raspoloženja (3,45).
 
Farmakokinetika litijevih soli
Litijeve soli najčešće se proizvode u obliku tableta od 300 mg. Litij se kompletno i potpuno apsorbira nakon osam sati, s najvećom serumskom razinom za 1 do 1,5 sati od unošenja pojedinačne doze. Poluživot litija u serumu je 15–30 sati. Nakon resorpcije u gastrointestinalnom traktu litij se postepeno distribuira u izvanstaničnoj tekućini s posebnim afinitetom prema tkivu štitnjače, kostima i bijeloj supstanci mozga. Ipak, prolaz litija kroz krvno-moždanu barijeru je spor, ali kada se postigne dinamička ravnoteža (steady state) koncentracija litija u cerebrospinalnoj tekućini iznosi oko 40% od koncentracije u plazmi. Dinamička ravnoteža postiže se za 5–6 dana (46). Zapažena je i negativna korelacija između koncentracije litija u plazmi i tjelesne težine. Približno 95% pojedinačne doze litija izluči se putem bubrega, mokraćom. Oko dvije trećine pojedinačne doze izluči se tijekom 6–12 sati u početnoj fazi izlučivanja, a kasnije se ostatak pojedinačne doze izluči sporim izlučivanjem kroz slijedećih 10–14 dana.
Veći dio tubularne reapsorpcije litija odvija se većinom u proksimalnim tubulima i ne mijenja se diureticima koji djeluju na uzlazni dio Henleove petlje i distalni tubul. Litij se izlučuje u mlijeku te se ne preporučuje njegova primjena kod dojilja. Terapija litijem mora se kontinuirano nadzirati, određivanjem koncentracije litija u serumu za koju je preporučljivo da se kreće između 0,5 do 1,5 mmol/L (47).
 
Mehanizmi djelovanja litija
Do proteklog desetljeća o mehanizmu djelovanja litija praktički se nije ništa znalo. Glavni je razlog bio u tome što je litij lijek koji ne djeluje prvenstveno na koncentracije neurotransmitera ili na njihove receptore, čije je određivanje donedavno bilo moguće jedino u neuropsihofarmakološkim istraživanjima. Tek u proteklih nekoliko godina razvojem laboratorijskih tehnika i metoda, kojima se mogu registrirati promjene na staničnoj membrani i u unutarstaničnom prostoru i metoda molekularne biologije, moguće je dobiti neke spoznaje o djelovanju litija. Naime, litijeve soli svoj učinak u CNS-u ostvaruju preko reguliranja sustava drugog glasnika, odnosno posljedičnom regulacijom gena ranog odgovora, a time i regulacijom živčane plastičnosti. Rezultati dosadašnjih istraživanja mogu se iščitati iz slike 4. (48).
 
 
Slika 4. Mehanizam djelovanja litija. Litij svoj učinak ostvaruje na nekoliko razina. Prvenstveno kronično djeluje na podjedinice G-proteina tako da mijenja njihovu konformaciju čime G-protein postaje inaktivan i koči djelovanje neurotransmitera koji se veže za receptor. Nadalje, djeluje inhibitorno na adenilat-ciklazu te smanjuje koncentraciju cikličkog adenin-monofosfata (cAMP-a) i protein-kinaze C. Također, koči enzim koji razgrađuje inozitol-trifosfat te time smanjuje mogućnost stvaranja novog inozitol-trifosfata (koji također djeluje na aktivnosti protein-kinaze). Konačno, jedno od ključnih mjesta djelovanja litija je inhibicija enzima glikogen-sintaza kinaza (GSH-3) koji je inhibitor čimbenika rasta i živčane plastičnosti.
 
Litij ostvaruje svoj učinak utjecajem na više elemenata glasničkih puteva: a) na G proteine, b) na protein-kinaze (PKC) i adenilat kinazu, c) na inozitol trifosfat i d) na protein kinazu koja fosforilira glikogen sintazu (49).
Kako je iz slike razvidno, litij smanjuje djelovanje protein-kinaze koja je zajednički supstrat oba puta aktivacije drugih glasnika, preko cAMP-a aktivacijom adenilat-ciklaze ili aktivacijom fosfolipaze C, koja iz fosfoinozitola stvara diacilglicerol i inozitol-trifosfat. Inozitol trifosfat se pomoću inozitol fosfataza cijepa na inozitol. Litij blokira ovu reakciju čime smanjuje mogućnost stvaranja inozitol-fosfata. Naime, inozitol, koji nastaje razgradnjom inozitol trifosfata, koristi se ponovno za izgradnju fosfo-inozitola (49).
Dugoročni učinak litija očituje se u manjoj podražljivosti stanice na neurotransmitere tako što mijenja konformaciju G-proteinskih podjedinica i na taj način onemogućuje aktivaciju drugih glasnika nakon poticanja G-proteina neurotransmitorskim receptorima.
Također, jedno od ključnih mjesta djelovanja litija jest inhibicija enzima glikogen-sintaze-3 (GSK-3), ključnog enzima koji je inhibitor mnogih čimbenika rasta stanica CNS-a i čimbenika živčane plastičnosti. Konačno, litij izaziva mnoge promjene na staničnoj razini trenutačno, a poboljšanja u kliničkoj slici nastaju nakon višednevnog uzimanja i djelovanja litija. Upravo sekundarni učinci, koji su rezultat poticanja promjena u drugim glasnicima, kao transkripcija gena za nove proteine ili čimbenike rasta primjerice BDNF, NGF predstavljaju dugotrajne učinke terapije litijem (50-52).
U vlastitom smo istraživanju došli do spoznaje da litij u terapijski relevantnom koncentracijskom području uzrokuje povećanje ekspresije gena survivina. Ovaj gen ključan je čimbenik u sprečavanju programirane stanične smrti. Drugim riječima, litij omogućuje preživljavanje stanica (u ovom eksperimentalnom modelu to su bile stanice glioblastoma) tako da putem molekularno-biokemijskih mehanizama mijenja ekspresiju gena (53). Nadalje, pokazali smo da predtretman litijem od 72 sata sprečava smanjenje ekspresije antiapoptotskog gena survivina nakon naknadnog tretmana glutamatom. Na taj se način može pretpostaviti da litijeve soli i djeluju u stabilizaciji raspoloženja i preveniraju ponovne mahove promijenjenog raspoloženja. U našem smo radu potvrdili, sukladno brojnim znanstveno-literarnim navodima, da litij u terapijski relevantnim koncentracijama nije bio citotoksičan za stanice, u ovom slučaju glioblastoma (54).
Do sada je objavljeno samo nekoliko istraživanja koja su ispitivala utjecaj litijevih soli na ekspresiju proapoptotskih ili antiapoptotskih gena. Kao istraživački in vitro model korištene su stanice neuroblastoma ili cereberalnih granuliranih stanica kao stanične kulture (55-65). Druga vrsta istraživanja bila su dizajnirana in vivo na eksperimentalnim životinjama, pretežito miševima (61-65). Dosadašnja su istraživanja također bila dizajnirana tako da se promatrao učinak litija na ekspresiju gena ili citotoksični učinak litija nakon tretmana samo litijem ili učinak litija nakon poticanja apoptotskih mehanizama nekim drugim agensom (55-66).
Učinak litija na stanice hipokampusa istraživao je Chen sa suradnicima (55). Istraživanje je provedeno na miševima tretiranim tijekom dva tjedna otopinom litijeva-karbonata. Koncentracija litija u serumu miša bila je oko 1 mmol/L (miševi su dobivali 2,4 g/kg litijeva karbonata dnevno). Životinje su nakon tretmana žrtvovane, te su uzorci hipokampusa analizirani mikroskopom nakon imunohistokemijske obrade ili je iz stanica hipokampusa izdvojen jedan dio proteina kako bi se Western-blottingom odredio sadržaj bcl-2. Morfološka analiza hipokampusa pokazala je da životinje tretirane litijem pokazuju veći volumen hipokampusa, gušće stanice hipokampusa i veći broj hipokampalnih stanica u odnosu na kontrolne uzorke koji nisu bili tretirani litijem.
Također u stanicama hipokampusa, životinja koje su bile tretirane litijem, nalazi se veća koncentracija antiapoptotskog gena Bcl-2 nego li u kontrolnih netretiranih uzoraka.
U drugom istraživanju provedenom na eksperimentalnim životinjama ispitivan je utjecaj litija na stanice čeonog korteksa (56). Ispitivan je utjecaj litija na ekspresiju antiapoptotskog gena bcl-2. Kao i u prethodnom istraživanju, ustanovljeno je da litij u koncentracijama oko 1 mmol/L tijekom 2 tjedna uzrokuje povećanje broja stanica i njihove gustoće, u ovom slučaju stanice čeonog korteksa. Također je u stanicama čeonog korteksa nađeno povećanje ekspresije antiapoptotskog gena, bcl-2.
Rena Li sa suradnicima je na stanicama neuroblastoma provela istraživanje u kojemu je ispitivala utjecaj litija na ekspresiju apoptotskog proteina kaspaze-3 (57). U ovom istraživanju cilj je bio usredotočen na mogući protektivni učinak litija. Pokazano je da litij smanjuje ekspresiju kaspaze-3 i to nakon apoptoze potaknute različitim citostaticima. U ovom eksperimentalnom modelu litij nije mijenjao ekspresiju kaspaze-3, što je možda posljedica različitog dizajna samog eksperimenta i korištenih staničnih linija. Konačni rezultat istraživanja Rene Li jest da litij djeluje neuroprotektivno i sprečava povećanje ekspresije apoptotskih gena.
Također na stanicama neuroblastoma, Hennon je sa suradnicima proveo istraživanje u kojem je ispitivao neuroprotektivni i antiapoptotski utjecaj litija nakon apoptoze izazivanom oubainom (58). Rezultati su također upućivali na neuroprotektivna i antiapoptotska svojstva litija.
Jedno od zanimljivijih i dobro dizajniranih istraživanja utjecaja litija na molekularne mehanizme apoptoze je ono autora Chena i Chanuanga koji su dokazali da litij povećava ekspresiju antiapoptotskog gena Bcl-2 i suprimira ekspresiju gena p53 (59). Istraživanje je provedeno tako da su u prvom dijelu pokusa stanice, primarne kulture cerebralnih mišjih stanica tretirane litijem u koncentraciji od 0,5 do 5,0 mM. U drugom dijelu istraživanja stanice su nakon predtretmana glutamatom koji je izazivao porast ekspresije gena p53 i Bax-a, te smanjenje ekspresije gena Bcl-2, tretirane litijem koji je ublažio navedene promjene izazvane glutamatom.
Španjolski istraživači Moroa i suradnici istraživali su sprečavanje apoptoze litijem i valproatom, kao stabilizatora raspoloženja, nakon izazivanja apoptoze niskim koncentracijama kalija (60). Istraživanje je provedeno na primarnim kulturama mišjih cerebralnih granuliranih stanica. U tom istraživanju poseban je naglasak stavljen na ispitivanje utjecaja litija i valproata na fosfo-inozitol i protein-kinazu, koje valproat povisuje, ali ne i litij. Konačni zaključak tog istraživanja bio je da iako valproat i litij imaju neuroprotektivno, odnosno antiapoptotsko djelovanje, taj učinak ostvaruju različitim mehanizmima. Drugim riječima, litij vjerojatno antiapoptotski učinak ostvaruje tako da djeluje na antiapoptotske gene. U sljedećem radu isti autori proširili su istraživanje te su na istovjetnim kulturama stanica kao i istom modelu dokazali da litij uzrokuje blokiranje aktivacije kaspaze 3 (61).
Također, na mišjim su cerebralnim granuliranim stanicama Nonaka i suradnici istraživali utjecaj litija na apoptozu izazvanu antiepilepticima fenitoinom ili karbamazepinom (62). U ovom istraživanju MTT metodom dokazano je veće preživljavanje stanica predtretiranih litijem. Prethodno navedeni antiepileptici izazivali su apoptozu na cerebralnim granuliranim stanicama tako da je uočena značajna fragmentacija DNK koju je litij mogao spriječiti. Osim nabrojenih in vitro istraživanja postoji i jedno in vivo istraživanje u kojem su laboratorijski miševi hranjeni uz uobičajenu prehranu i litijevim solima (63). Za razliku od grupe miševa koji su hranjeni samo aluminijevim pripravcima, koji su jaki neurotoksini, životinje hranjene i litijem pokazivale su manje apoptotskih stanica u hipokampusu, te manji pad ekspresije antiapoptotskog proteina Bcl-2 i manji porast ekspresije apoptotskog proteina Bax (58-65).
Navedeni znanstveni podaci iz literature jasno pokazuju da je ispitivanje molekularnog djelovanja litija započelo posljednjih godina. Noviji podaci različitim eksperimentalnim modelima pokušavaju objasniti dugotrajne učinke litija, te putem vrlo složene kaskade signalnih putova na kraju povezati početne biokemijske promjene koje on izaziva s promjenama raspoloženja tretiranih pacijenata.
Pretpostavlja se, da bi jedna od mogućih veza između djelovanja litija i stabilizacije raspoloženja bila sprečavanje indukcije apoptoze u glialnim ili neuronalnim stanicama koja je jedan od mogućih patofizioloških mehanizama u podlozi poremećaja raspoloženja (29,31).
U malobrojnim radovima koji istražuju mogući antiapoptotski učinak litija na apoptozu izazvanu različitim stimulusima, praćena je ekspresija tri-četiri apoptotska gena: Bcl-2, p53, kaspaze-3 i Bax (66-70). No apoptoza je vrlo složen i precizno reguliran proces u kojemu sudjeluju brojni geni (32-36), pa najvjerojatnije ima i drugih apoptotskih gena na čiju bi ekspresiju litij mogao djelovati. Potrebna su daljnja istraživanja koja bi iste mehanizme trebala potvrditi i na in vivo istraživanjima.
 
Literatura
1.    Andreasen CN. Brave new brain, conquering mental illness in the era of the genome. New York: Oxford University Press, 2001.
2.    Faraone SV, Tsuang MT, Tsuang DW. Genetic of mental disorders. New York, Guilford Press, 1999.
3.    Martinac M, Karlović D, Vrkić N, Marčinko D, Bazina N, Babić D. Serum lipids in a depressive disorder with regard to depression type. Biochemia Medica 2007;17:94-101.
4.    Bertelsen A, Harlvald B, Huge M. A Danish twin study of manic-depressive disorders. Br J Psychiatry 1977;130:330-51.
5.    Kendler KS, Neale MC, Kessler RC, Heath AC, Eaves LJ. A population based twin study of major depression in women: the impact of varyng definitions of illness. Arch Gen Psychiatry 1992;49:257-66.
6.    Kendler KS, Petersen N, Johnson L, Neale MC, Mathe AA. A pilot Swedish twin study of affective illness, including hospital and population ascertained sub-samples. Arch Gen Psychiatry 1993;50:699-706.
7.    Mitchell P, Waters B, Morrison N, Shine J, Donald J, Eissman J. Close linkage of bipolar disorder to chromosome 11 markers is excluded in two large Australian pedigrees. J Affect Dis 1991;20:23-32.
8.    Stine C, McMahon F, Chen L. Initial genome screen for bipolar disorder in NIMH genetic initative pedigrees. Chromosomes 2, 11, 13, 14, and X. Neuropsychiatry Gen 1987;74:263-9.
9.    Karlović D, Kozarić-Kovačić D, Kocijan-Hercigonja D. Elevation of thiroid hormones in Croatian combat-related veterans with chronic Posttraumatic stress disorder. Military Medicine 2002;167:846-9.
10. Karlović D, Martinac M, Marušić S.Increase of serum triiodothyronine concentration in soldiers with combat-related chronic post-traumatic stress disorder with or without alcohol dependence. Wiener Klinische Wochenschrift 2004;116:385-90.
11. Rush AJ, Giles DE, Schlesser MA. The dexamethasone suppression test in patients with mood disorder. J Clin Psychiatry 1996;57:470-84.
12. sleep in affective disorders. Neuropsychopharmacology 1994;10:165-215.
13. Charney DS. Monoamine dysfunction and the pathophisiology and treatment of depression. J Clin Psychiatry 1998;59:11-4.
14. Diehl DJ, Gershon S. The role of dopamine in mood disorders. Compreh Psychiatry 1992;33:115-20.
15. Stahl S. Essentials psychofarmacology. Neuroscientific basis and clinical applications. Second edition, New York: Cambridge University Press; 2002.
16. Pralong E, Magistretti P, Stoop R. Cellular perspectives on the glutamate-monoamine interactions in limbic lobe structures and their relevance for some psychiatricdisorders. Prog Neurobiol 2002;67:173-202.
17. Manji HK, Drevets WC, Charney DS. The cellular neurobiology of depression. Nat Med 2001;7:541-7.
18. Duman RS. Pathophysiology of depression: the concept of synaptic plasticity. Eur Psychiatry 2002;3:306-10.
19. Duman RS, Heninger GR, Nestler EJ. A molecular and cellular theory of depression. Arch Gen Psychiatry 1997;54:597-606.
20. Duman RS. Synaptic plasticity and mood disorders. Mol Psychiatry 2002;7:S29-S34.
21. Manji HK, Quiroz JA, Sporn J, Payne JL, Denicoff K, Gray NA, et al. Enhancing neuronal plasticity and cellular resilience to develop novel, improved therapeutic fordifficult to treat depression. Biol Psychiatry 2003;53:707-42.
22. Drevets WC. Functional anatomical abnormalities limbic and prefrontal cortex in major depression. Prog Brain Res 2000;126:413-31.
23. Joseph T, Coyle MD, Schwarcz R. Implications of glial cell biology for psychiatry. Arch Gen Psychiatry 2000;57:90-3.
24. Rajkowska G. Cell pathology in bipolar disorder. Bipolar Disord 2002;4:105-16.
25. Rajkowska G, Miguel-Hidalgo JJ, Wei j, Dilley G, Pittman SD, Meltzer HY, et al. Morphometric evidence for neuronal and glial prefrontal cell pathology in major depression. Biol Psychiatry 1999;45:1085-98.
26. Bowley MP, Drevets WC, Ongur D, Price JL. Low glial numbers in the amygdala in major depressive disorder. Biol Psychiatry 2002;90:729-36.
27. Cotter S, Mackay D, Chana G, Beasley C, Landau S, Everall IP. Reduced neuronal and glial cell density in area 9 of the dorsolateral prefontal cortex in subjects with major depressive disorder. Cereb Cortex 2002;12:386-94.
28. Miguel-Hidalgo JJ, Rajkowska G. Comparison of prefrontal cell pathology between depression and alcohol dependence. J Psychiatr Res 2003;37:411-20.
29. Cotter D, Mackay D, Landau S, Kerwin R, Everall I. Reduced glial cell density and neuronal size in anterior cingulate cortex in major depressive disorder. Arch Gen Psychiatry 2001;58:545-53.
30. Eilat E, Mendlovic S, Doron A, Zakuth V, Spirer Z. Increased apoptosis in patients with major depression: A preliminary study. J Immunol 1999;163:533-4.
31. Darzynkiewicz Z, Bedner E, Traganos F, Murakami T. Critical aspects in the analysis of apoptosis and necrosis. Hum Cell 1998;11:3-12.
32. Carson DA, Ribeiro JM. Apoptosis and disease. Lancet 1993;341:1251-4.
33. Wyllie AH. Apoptosis: an overview. Br Med Bull 1997;53:451-65.
34. Kerr JF, Willie AH, Currie AR. Apoptosis: a basic biologcal phenomen with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972;26:239-57.
35. Evan G, Littlewood T. A matter of life and cell death. Science 1998;281:1317-22.
36. Yuan J, Yanker BA. Apoptosis in the nervous system. Nature 2000;407:802-9.
37. Tory CM, Salvesen GS. Caspases on the brain. J Neurosci Res 2002;69:145-50.
38. Ashe P, Berry M. Apoptotic signaling cascades. Prog Neuro-psychopharm Biol Psychiatry 2003;27:199-214.
39. Antonsson B. Bax and other pro-apoptotic Bcl-2 family “killer-proteins“ and their victim, the mitochondrion. Cell Tissue Res 2001;306:347-61.
40. Bourdon JC, de Laurenzi V, Melino G, Lane D: p53: 35 years of research and more question to answer. Cell Death Differ 2003;10:397-9.
41. Thorneberry NA, Lazebnik Y. Caspases: enemies within. Science 1998;281:1312-6.
42. Alenzi FQ, Warrens AN. Cellular and molecular themes in apoptosis. Wien Klin Wochenchrshift 2003;115:563-74.
43. Lacasse EC, Baird S, Korneluk RG, Mackenzie AE. The inhibitors of apoptosis (IAPs) and their emerging role in cancer. Oncogene 1988;17:3247-59.
44. Shin S, Sung BJ, Cho YS, Jim HJ, Ha NC, Hwang JI, et al. As apoptotic protein human survivin is a direct inhibitor of caspase-3. Biochemistry 2001;40:1117-23.
45. Jefferson JW, Greist JH. Lithium. in: KaplanH, Sadock B, eds. Comprenhensive Textbook of Psychiatry 6rd. ed. Baltimore, Philadelphia, Williams and Wilkins, 1996.
46. Manji HK, Moore GJ, Chen G. Lithium at 50: Have the neuroprotective effects of this unique cation been overlooked. Biol Psychiatry 1999;46:929-40.
47. Papić-Futač D, Samošćanec K, Karlović D, Topić E, Thaller V. Monitoring of lithium concentration by spectrophotometric methods in patients with bipolar disorder. Clinica Chimica Acta 2005;355(Suppl):427.
48. Gould TD, Chen G, Manji HK. Mood stabilizer psychopharmacology. Clin Neurosci Res 2002;2:193-212.
49. Williams RSB, Harwood AJ. Lithium therapy and signal transduction. TiPS 2000;21:61-4.
50. Mora A, Sabio G, Alonso JC, Soler G, Centeno F. Different dependence of lithium and valproatr on PI3K/PKB pathway. Bipol Disord 2002;4:195-200.
51. Young LT. Neuroprotective effects of antidepressant and mood stabilizing drugs. J Psychiatry Neurosciencis 2002;27:8-9.
52. Martinez A, Castro A, Dorronsoro I, Alonso M. Glycogen synthase kinaze 3 (GSH-3) inhibitors as new promising drug for diabetes, neurodegeneration, and inflamation. Med Res Rev 2002;22:373-84.
53. Karlović D, Jakopec S, Dubravčić K, Batinić D, Buljan D, Osmak M. Lithium increases expression of p21WAF/Cip1 and survivin in human glioblastoma cells. Cell Biology and Toxicology 2007;23:83-90.
54. Jakopec S, Karlović D,Dubravčić K, Batinić D, Sorić J, Brozović A, et al. Lithium effect on glutamate induced damage in glioblastoma cells. Collegium Antropologicum 2007;32(Suppl3):87-91.
55. Chen G, Zeng WZ, Yuan PX, Huang LD, Jiang YM, Zhao ZH, Manji HK. The mood–stabilizing agents lithium and valproate robustly increase the levels of the neuroprotective protein bcl-2 in the CNS. J Neurochem 1999;72:879-82.
56. Chen RW, Qin ZH, Ren M, Kanai H, Chalecka-Franaszek E, Leeds P, Chuang DM. Regulation of c-Jun N-terminal kinase, p38 kinase and AP-1 DNK binding in cultured brain neurons: roles in glutamate excitotoxicity and lithium neuroprotection. J Neurochem 2003;84:566-75.
57. Li R, El-Mallahk RS. A novel evidence of different mechanisms of lithium and valproate neuroprotective action on human SY5Y neuroblastoma cells: caspase-3 dependency. Neurosci Lett 2000;294:147-50.
58. Hennion JP, El-Masri MA, Huff MO, El-Mallakh RS. Evaluation of neuroprotection by lithium and valproic acid against ouabain-induced cell damage. Bipol Disord 2002;4:201-6.
59. Chen RW, Chuang DM. Long term lithium treatment suppresses p53 and Bax expression but increases Bcl-2 expression. J Biol Chem 1999;274:6039-42.
60. Mora A, Gonzales-Polo RA, Fuentes JM, Soler G, Centeno F. Different mechanisms of protection against apoptosis by valproate and Li +. Eur J Biochem 1999;266:886-91.
61. Nonaka S, Katsube N, Chuang DM. Lithium protects rat cerebellar cells against apoptosis induced by anticonvulsants, phenytoin and carbamazepine. J Pharmacol Exp Ther 1998;286:539-47.
62. Ghribi O, Herman MM, Spaulding NK, Savory J. Lithium inhibits aluminum-induced apoptosis in rabbit hippocampus, by preventing cytochrome c translocation, Bcl-2 decrease, Bax elevation and caspase-3 activation. J Neurochem 2002;82:137-45.
63. Moore GJ, Bebchuk JM, Hasanat K, Chen G, Seraji-Bozorgzad N, Wilds IB, et al. Litium increases N-acetyl-aspartate in the human brain: In vivo evidence in support of bcl-2´s neurotrophic effects. Biol Psychiatry 2000;48:1-8.
64. Chuang DM, Chen RW, Chalecka-Franaszek E, Ren M, Hashimoto R, Senatorov V, et al. Neuroprotective effects of lithium in cultured cells and animal models of diseases. Bipol Disord 2002;4:129-36.
65. Chen G, Rajkovska G, Du F, Seraji-Bozorgzad NS, Manji HK. Enhancement of hipocampal neurogenesis by lithium. J Neurochem 2000;75:1729-34.
66. Sivam SO, Krause JE, Takeuchi K, Li S, Mcginty JF, Hong JS. Lithium increases rat striatal beta- and gama- preprotachykinin messenger RNAs. J Pharmacol Exp Ther 1988;248:1297-301.
67. Manji HK, Chen G. PKC, MAP kinases and the bcl-2 family of proteins as long-term targets for mood stabilizers. Mol Psychiatry 2002;7:S46-S56.
68. Du Y, Bales KR, Dodel RC, Hamilton-Byrd E, Horns JW, Czilli DL, et al. Activation of a caspase 3-related cysteine proteases required for glutamate-mediated apoptosis of cultured cerebellar granule neurons. Proc Natl Acad Sci USA 1997;94:11657-62.
69. Kovak-Mufić A, Karlović D, Martinac M, Marčinko D, Letinić K, Vidrih B. Metabolic side-effects of novel antipsychotics drugs. Biochemia Medica 2007;17:178-87.
70. Semba J, Watanabe H, Suhara T, Akamuma N. Chronic litium chloride injection increases glucocorticoid receptor but not mineralocorticoid receptor mRNA expression in rat brain. Neurosci Res 2000;38:313-9.