Biology Reference
In-Depth Information
Phosphodiesterases in the Central Nervous
System: Implications in Mood and Cognitive
Disorders
Ying Xu, Han-Ting Zhang, and James M. O'Donnell
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
2 Distribution of PDE Isoforms in the Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
3 Roles of PDEs in Mood and Cognitive Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
3.1 PDE1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
3.2 PDE2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
3.3 PDE3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
3.4 PDE4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
3.5 PDE5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
3.6 PDE6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
3.7 PDE7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
3.8 PDE8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
3.9 PDE9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
3.10 PDE10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
3.11 PDE11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
4 Regulation of Signaling Pathways Involved in Mood
and Cognition by PDE Inhibitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468
4.1 PDE Inhibitors and the cAMP-PKA Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468
4.2 PDE Inhibitors and the MAPK-ERK Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
4.3 PDE Inhibitors and the NO/cGMP/PKG Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
4.4 PDE Inhibitors and Neuroplasticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
5 Future Directions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
Abstract Cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs) are a superfamily of
enzymes that are involved in the regulation of the intracellular second messengers
cyclic AMP (cAMP) and cyclic GMP (cGMP) by controlling their rates of hydro-
lysis. There are 11 different PDE families and each family typically has multiple
Y. Xu, H.-T. Zhang, and J.M. O'Donnell (
*
)
Departments of Behavioral Medicine & Psychiatry, Neurobiology & Anatomy, and Physiology &
Pharmacology and the WVU Center for Neuroscience, West Virginia University Health Sciences
Center, WVU HSC/School of Medicine, Morgantown, P.O. Box 9104, WV 26506, USA
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