Эпилепсия модели на крысах

Эпилепсия – это хроническая болезнь головного мозга с судорожными припадками. Она может иметь хроническую форму или единичный характер.

В случае с грызунами сложно диагностируется и лечится, однако ветеринарам под силу облегчить страдания питомцев и продлить срок их жизни.

Причины

Выделяют истинную, то есть передающуюся по наследству, а также приобретенную форму данной болезни. В случае с приобретенной формой выделяют следующие причины:

• нарушение метаболических процессов (нарушения в работе печени и почек, гипоксия, гипогликемия и другие),
• инфекции (бешенство, токсоплазмом, чума, парвовирусный энцефалит),
• отравление мышьяком, свинцом и другими токсичными веществами,
• нехватка тиамина в продуктах питания,
• новообразования головного мозга,
• тепловой удар,
• паразиты в кишечнике.

Грызуны, страдающие от данного недуга, не должны давать потомство, так как оно, скорее всего, тоже будет подвержено заболеванию.

Симптомы

Во время припадков питомца может сильно трясти, тело становится твердым, лапки двигаются в хаотичном порядке, дыхание учащается.

Возможны самопроизвольные испражнения. После завершения приступа питомец расслабляется и погружается в сон, который может длиться в течение 30-60 минут.

После пробуждения грызун активизируется, ведет себя пугливо, иногда агрессивно, у него повышается аппетит.

В периоды между судорогами, как правило, никаких подозрительных симптомов не возникает, поэтому многие хозяева могут в течение долгого времени не замечать никаких изменений в поведении любимца.

Диагностика

Для постановки диагноза доктор использует данные осмотра и опроса хозяина, могут использоваться современные диагностические методики.

Лечение

Если заболевание не имеет генетической природы, необходимо установить и устранить ее причину.

В случае с передающимися по наследству заболеваниями терапия будет сложной и долгой.

Чаще всего ветеринары назначают:

• Пантогам, которыйоказыает противосудорожное действие, повышает сопротивляемость мозга при воздействии токсичных веществ, улучшает обменные процессы в нейронах.
• Ноотропные средства, например, Пирацетам для улучшения мозгового кровообращения.
• Рибоксин, обладающим целым рядом положительных характеристик.
• Витамины группы B.
• Фенобарбитал, эффективный при судорогах.
• Карбамазелин для борьбы с сильными припадками.
• Мексидол.

Эти препараты не гарантируют полного излечения от недуга, но позволяют сократить частоту приступов и улучшить качество жизни.

Лечение должно проводиться строго под руководством опытного ветеринара, который подберет подходящие препараты и будет отслеживать их эффективность.

Вызов ветеринара ратолога на дом круглосуточно

Опытные ратологи умеют диагностировать и помогать четвероногим друзьям даже при таком тяжелом заболевании головного мозга, как эпилепсия.

Специалисты готовы приехать на дом в любое время суток по Москве и Подмосковью, что позволит вам:

• не тревожить любимца и не возить его в ветклинику, так как любые поездки на автомобиле и тем более общественном транспорте являются сильным стрессом для домашних животных,
• договориться о наиболее удобном времени для визита ветдоктора,
• сэкономить, так как обслуживание на дому стоит не дороже, чем непосредственно в лечебнице,
• получить качественную ветпомощь – от постановки диагноза до назначения терапии и контроля за ее результатами.

Ветдоктора проводят любые лечебные процедуры, выполняют забор анализов, помогают при родах, оказывают стоматологическую и другие виды ветеринарной помощи.

Также наши бригады выезжают на место в срочном порядке, и уже через полчаса готовы провести реанимационные мероприятия, остановить кровотечение, провести хирургическую операцию для спасения жизни четвероногого друга.

Более подробно ознакомиться с перечнем услуг вы можете на нашем сайте, по телефону больницы 8 (495) 796-16-02 и по электронной почте info@vetdrug.ru.

Также через форму обратной связи можно оставить контакты, и наш специалист перезвонит сам.

Введение.

Эпилепсия представляет собой хроническое заболевание, характеризуемое повторными непровоцируемыми приступами нарушения двигательных, чувствительных, вегетативных, мыслительных или психических функций, возникающих вследствие чрезмерных нейронных разрядов, возникающих в сером веществе коры головного мозга или в других его отделах. Распространенность эпилепсии среди населения Земли очень высока, и достигает 0,5-0,75%.

Эксперименты на лабораторных животных дают возможность вызвать экспериментальную эпилепсию у животных, во многом сходную с таковой у человека. Это позволяет разрабатывать и тестировать различные лекарства, призванные облегчить или прекратить течение этого заболевания. Большинство моделей эпилептических состояний, разработанных на лабораторных животных, исследуют особенности развития эпилепсии у взрослых особей, лабораторных крыс и мышей. В то же время как среди детей в человеческой популяции заболеваемость эпилепсией достигает 1%, что значительно выше, чем среди взрослых.

Поэтому актуальной является задача разработки экспериментальных моделей эпилепсии, особенно на развивающихся животных первых недель жизни.

Целью данной работы явилось апробация модели эпилепсии у развивающихся крысят, вызванной интраназальным введением эпилептогена.

В работе были поставлены следующие задачи.

1. Провести эпилептизацию животных при помощи интараназалього введения крысятам эпилептогена 4-апинопиридина.

3. Оценить параметры поведения крысят в Суок-тесте.

4. Оценить степень выраженности проявлений экспериментальной эпилепсии.

Литературный обзор.

Эпилепсия, модели эпилепсии.

Эпилепсия – хроническое заболевание нервной системы, одно из наиболее распространенных в мировой популяции, которым страдает около 50 миллионов человек, или 0,5-1% населения мира (Карлов В.А., 2002; Wolf P., 2005). При этом не менее одного припадка в течение жизни переносят 5% населения; у 20-30% больных заболевание является пожизненным. Актуальность изучения эпилепсии обусловлена высоким уровнем заболеваемости, тяжелой медико-социальной значимостью этого заболевания не только для больного и его родственников, но и для общества в целом (Гусев Е.И., Бурд Г.С., 1995; Berto, 2002).

В настоящее время установлено, что эпилепсия не является единым заболеванием, а подразделяется на отдельные формы (эпилептические синдромы), имеющие свои электро-клинические особенности, подходы к терапии, и различающиеся по прогнозам.

В настоящее время известно множество моделей эпилепсии у животных, из них тщательно апробированы и стандартизированы две: модель максимального электрошока (МЭШ) и пентилентетразоловый тест (ПТТ) у мышей. Использование модели МЭШ позволяет идентифицировать препараты, функционально сходные с фенитоином, — большая часть этих средств инактивирует потенциалзависимые натриевые каналы, действие которых зависит от длительности назначения. Кроме того, эти препараты угнетают спонтанную импульсную активность культивируемых нейронов. Если лекарственное средство проявляет активность в модели МЭШ, то, скорее всего, оно будет эффективно в отношении парциальных и вторично генерализованных тонико-клонических припадков. К таким препаратам относятся карбамазепин и ряд новых средств — фелбамат, габапентин, ламотриджин и топирамат (Rho и соавт., 1999).

В более новых моделях исследователи вызывают дефицит определенных генов, что дает возможность получить эпилепсию животных, во многом сходную с таковой у человека. К таким моделям относятся страсбургские генетически модифицированные крысы с абсансной эпилепсией (GeneticAbsenceEpilepticRatofStrasbourg, GAERS) и мутантные мыши с апатией (lethargic (lh/lh) mutantmouse). В последнем случае у животных регистрируются спонтанные спайковые и волновые разряды, подавляемые препаратами, которые в клинических условиях также обнаруживали способность подавлять спайковую и волновую активность. К таким средствам относятся бензодиазепины, этосуксимид, вальпроевая кислота и ламотриджин.

1) Эпилепсия. Атлас электро-клинической диагностики

К.Ю. Мухин, А.С. Петрухин, Л.Ю. Глухова.

2) Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2010, том 2, №4

3) Международный неврологический журнал 5(21) 2008

Изучение эпилепсии in vivo.
Пентилентетразоловая модель эпилепсии.
Исследование противосудорожного эффекта вальпроата натрия на пентилентетразоловой и абсансной формах эпилепсии

Выполнили ученицы 10н СУНЦ МГУ
Кузнецова Анна и Сизова Мария

Научный руководитель:
Аббасова Кенуль Расимовна
Биологический Факультет МГУ
Кафедра физиологии животных и человека

I. Проблема эпилепсии, её распространенность

II. Симптомы эпилепсии; классификация форм эпилепсии

III. Механизмы эпилептогенеза

IV. Классификация припадков

V. Эпилептический статус

VI. Основные современные противоэпилептические препараты

VII. ЭЭГ; модели эпилептических припадков на животных
1. Пентилентетразолиевая модель

VIII. Практическая часть.

IX. Список литературы

I. Проблема эпилепсии.
Эпилепсия - это хроническое заболевание головного мозга, характеризующееся повторяющимися непровоцируемыми приступами с нарушением двигательных, чувствительных, вегетативных, мыслительных или психических функций, часто с судорожной активностью мышц и потерей сознания, которые возникают вследствие чрезмерных нейронных разрядов (Максимова, Мухин, 2005).
Эпилепсия является одним из самых распространенных неврологических заболеваний, его распространенность варьирует от 0,3 до 0,6% в популяции. В мире насчитывается около 50 миллионов больных эпилепсией, ежегодно регистрируется около 2,4 миллиона новых больных. Вследствие эпилепсии нарушаются мыслительные процессы, появляется психологическая неустойчивость, могут частично разрушаться некоторые структуры мозга. К тому же, начало припадка непредсказуемо; опасности подвержен не только сам больной, но и окружающие его люди. Из этого можно сделать вывод, что эпилепсия является медицинской и социальной проблемой, требующей постоянного поиска решений.

II. Симптомы, классификация припадков.
Главный симптом эпилепсии – повторяющиеся припадки с регистрируемой на ЭЭГ повышенной активностью нейронов. Припадки могут сопровождаться судорогами, потерей сознания, замиранием, повышенным слюноотделением и т. д.

По этиологии выделяют три формы эпилепсии: симптоматическую, идиопатическую и криптогенную.
Симптоматические формы – это эпилептические синдромы с известной причиной и морфологическими нарушениями головного мозга (опухоли, кисты, рубцы, дисгенезии и т. д.)
Идиопатические – формы, при которых эпилепсия является самостоятельным заболеванием, так как отсутствуют заболевания, которые могут быть её причиной. В настоящее время установлена генетическая определяемость таких форм эпилепсии.

Если причина неясна, т. е. синдром не удовлетворяет критериям идиопатических форм, но нет и доказательств его симптоматического характера, так как не определяются структурные изменения, то это криптогенная форма эпилепсии.

III. Механизмы эпилептогенеза.
Эпилептогенез связан с нарушением баланса возбуждающих и тормозных процессов нейронов головного мозга. На уровне нейронов в основе эпилептогенеза лежит нестабильность потенциала покоя мембраны с избыточными деполяризационными сдвигами. Деятельность нейрона определяется как внешними факторами: ионная среда вокруг клетки, действия медиаторов или нейропептидов, так и внутренними: свойствами мембраны тела нейрона и её отростков, величиной мембранного потенциала, системам вторичных мессенджеров, экспрессии генов белков мембранных рецепторов, их синтезу и правильной сборке в структуры. При нарушении механизмов внутреннего контроля нейроны могут образовать генератор эпилептической активности.
Определённый уровень синхронизации активности систем мозга является необходимым условием его надёжности. Но при дефектности тормозных механизмов на тот же объём афферентного притока мозговые системы реагируют синхронным ответом гораздо больших популяций нейронов. В свою очередь, генерируемые этими нейронами более массивные залпы обусловливают более массивные ответы нейронов последующих каскадов.
Для эпилептогенеза существенны не только изменения нейронов, но и изменения клеток глии. Глия регулирует концентрацию ионов вокруг нейронов и участвует в транспорте нейромедиаторов. Астроциты регистрируют колебания кальция и могут выделять в межклеточное пространство глутамат.

IV. Классификация припадков.
Принято выделять первично-генерализованные, парциальные и вторично-генерализованные припадки.

При простых парциальных приступах наблюдаются судороги или онемение в определенных частях тела, сознание обычно сохранено. Пациент может подробно описать свои ощущения. При сложных парциальных приступах сознание выключается, при этом нет судорог, а больной продолжает автоматизированно продолжать прерванное действие. После такого припадка возможны кратковременная спутанность сознания, сонливость. Обычно парциальные приступы длятся не более 30 секунд.

Генерализованные приступы бывают судорожные и бессудорожные. Судорожные припадки делятся на тонические (длительное напряжение мышц), клонические кратковременные сокращения мышц, чередующиеся с их расслаблением), миоклонические ( еще кратковременные сокращения мышц) и тонико-клонические (сначала фаза тонических судорог – около 10 секунд, затем около 40 секунд клонических судорог и кома, преходящая в сон или кратковременное оглушение). Если большому судорожному припадку предшествует аура, он относится к вторично генерализованным. Аура – начальная фаза эпилептического припадка, до потери сознания; о ней у больного сохраняется воспоминание. Аура может выражаться в форме неопределённого страха или других эмоциональных состояний, дежавю, жамевю, ощущений определённого запаха или вкуса, холода, озноба или сложных галлюцинаций.
Бессудорожные припадки называются абсансы. При этом у больного внезапно выключается сознание, он замирает и пристально смотрит в одну точку, возможно автоматическое перебирание пальцами, бормотание, дрожание век и т. д. Продолжаются такие припадки 5-20 секунд и часто остаются незамеченными. Абсансу соответствует характерный ЭЭГ-паттерн: генерализованная двусторонне-симметричная пик-волновая активность с частотой около 3 Гц. Абсансная эпилепсия появляется обычно у детей и подростков в возрасте от 2 до 15 лет.

VI. Противоэпилептические препараты.
Основными противоэпилептическими препаратами на данный момент являются бензодиазепины, фенобарбитал, фенитоин. В большинстве своем противоэпилептические препараты либо ингибируют действие глутамата, либо взаимодействуют с ГАМК-комплексом. Один из самых широко применяемых—вальпроат (вальпроевая кислота, вальпроат натрия), имеет широкий спектр действия.

VII. ЭЭГ; модели припадков.
Наиболее адекватным инструментальным методом исследования при эпилепсии является электроэнцефалографический. Электрографические феномены отражают важнейшие патофизиологические механизмы заболевания. Поскольку гиперсинхронный разряд возникает благодаря синхронному и синфазному разряду большого количества нейронов, он имеет высокоамплитудную пикоподобную форму и характеризуется негативностью. При длительности периода такого потенциала 5-50 мс он расценивается как пик или спайк, а при длительности свыше 50-70, но менее 200 мс – как острая волна. Амплитуда таких разрядов может достигать сотен микровольт. Нередко за пиком следует волна или за острой волной – медленная. В таких случаях говорят о комплексах пик-волна и острая волна-медленная волна.

Модели эпилепсии
1. Пентилен-тетразолиевая модель.
Пентилентетразоловая модель эпилепсии широко используется для исследования генерализованных миоклонических, тонических и клонических судорог, инициируемых из стволовых структур мозга. С её помощью возможно выявление противоэпилептических препаратов, которые могут быть неэффективными на других моделях.
Пентилентетразол (ПТЗ) – производное тетразола, состоящее из тетразольного и ппенпентаметиленового колец. Он быстро проходит сквозь гемато-энцефалический барьер и вызывает судороги у мышей, крыс, кошек и приматов при парентеральном введении. Доза, вызывающая клонические судороги у 97% подопытных животных для мышей составляет 85 мк/кг, а для крыс – 70- мк/кг.
Введение ПТЗ внутрибрюшинно приводит к развитию приступа, состоящему из 3-х фаз. Сначала появляются вздрагивание тела, характерное искривление хвоста, затем развиваются клонические судороги, за которыми часто следует период оцепенения и тонико-клонические судороги, обычно приводящие к смерти.
ЭЭГ в течение приступа характеризуется пачковыми разрядами, состоящими из 3-6 спайков средней амплитуды (50-100 мкВ), которые переходят в периодическую высокоамплитудную спайковую активность. Такая ЭЭГ-активность может быть непрерывной или периодически прерываться межприступной активностью и среднеамплитудными судорожными спайковыми комплексами.
На срезах поля СА3 гиппокампа морских свинок при аппликации ПТЗ показано развитие периодической пароксизмальной активности, причём пароксизмальная гипер- и деполяризация происходила синхронно в парах нейронов. При анализе связывания меченого лиганда было показано, что ГАМК-рецептор-ионофорный комплекс включает рецептор ГАМК, рецептор пикротоксина или барбитуратов и рецептор бензодиазепинов. ГАМК-рецептор представляет собой пентамер, состоящий из пяти типов субъединиц, причем каждый тип может иметь разные подтипы. Субъединичный состав изменяется в зависимости от расположения в определенных структурах мозга. Каждая субъединица пересекает мембрану четыре раза, второй трансмембранный домен участвует в образовании хлорного канала.

В 1982 году было обнаружено, что ПТЗ является ингибитором связывания3Н-диазепама. На основании этого было предположено, что действие ПТЗ обусловлено его взаимодействием с бензодиазепиеновым рецептором, однако позже было доказано, что ПТЗ связывается с пикротоксин-чувствительным сайтом. Было обнаружено, что изменения субъединичного состава рецептора оказывало лишь небольшой эффект на вызванное ПТЗ ингибирование тока через канал, а сродство пиротоксина к рецептору сильно увеличивлось при удалении α - субъединицы. Было показано, что ПТЗ снижал вероятность открытия канала, за счёт увеличения длительности закрытого состояния, но не влиял на длительность открытого состояния и его проводимость. α-изопропил-α-метил-γ-бутиролактон, проявляющий антагонизм по отношению к пикротоксину, также уменьшал эффект ПТЗ. Эти данные позволяют предположить, что ПТЗ и пикротоксин взаимодействуют с перекрывающимися, но различными доменами ГАМК-рецептора. При исследовании изменений судорожной активности крыс при микроинъекциях мусцимола (агониста ГАМК) или трансаминазы γ-винил-γ-аминомасляной кислоты (ингибитора ГАМК) в различные области мозга до и после внутрибрюшинного введения ПТЗ были обнаружены структуры, ответственные за возникновение и распространение ПТЗ-вызванных судорог.

Прежде всего, было обнаружено, что электролитическое разрушение мамилло-таламического тракта, обеспечивающего связь между передним таламусом и мамиллярными телами, предотвращает развитие ПТЗ-вызванных судорог. Билатеральные микроинъекции мусцимола или GVG в передний таламус подавляли высокоамплитудные синхронные разряды на ЭЭГ и поведенческие компоненты вызванного ПТЗ судорожного приступа. Такой же эффект наблюдался при инъекциях GVG во многие зоны среднего мозга, моста и продолговатого мозга, относящиеся к ретикулярной формации. Наибольшее действие проявлялось при введении GVG в гигантоклеточное ядро, дорзальную часть покрышки среднего мозга и моста, включая центральное серое вещество, дорзальное тегментальное ядро и вестибулярные ядра. Напротив, введение GVG в чёрную субстанцию, MD и VA ядра таламуса или в цереброспинальную жидкость не оказывало противосудорожного эффекта. Было предположено, что противосудорожное действие мусцимола и GVG связано с нарушением синхронизации кортикальных нейронов, которая опосредуется таламо-кортикальными взаимодействиями. Переднее ядро таламуса при ПТЗ-вызванных судорогах может, таким образом, выполнять релейную функцию при распространении пароксизмальной активности между подкорковыми структурами и зонами коры больших полушарий, обладающими низким порогом судорожной активности. Это, прежде всего, цингулярная кора и гиппокамп, которые вместе с передним таламусом и мамиллярными телами входят в состав круга Пэйпеца, а также префронтальная кора, имеющая многочисленные связи с поясной извилиной и другими лимбическими областями.

Действие ПТЗ заключается в связывании с рецептором ГАМК и подавлением тормозных процессов, что ведет к развитию судорожных приступов, выраженность которых зависит от дозы введенного ПТЗ.
ПТЗ-вызванные судороги опосредуются системой, включающей ретикулярную формацию, определенные зоны промежуточного и продолговатого мозга, и, возможно, исходящие от них двигательные пути. Мамиллярные тела, передний таламус и мамилло-таламический тракт играют важную роль в инициации и распространении судорожной активности.
Практическая часть

В теоретической части работы мы говорили о существовании разных моделей эпилепсии. Очевидно, что существуют они ради проверки противоэпилептических препаратов. В практической части мы рассмотрели действие вальпроата на разные виды эпилепсии у крыс: эпилепсию с тонико-клоническими судорогами в птз-модели и абсансную эпилепсию у крыс линии WAG/Rij, генетически к ней предрасположенных.
Цель: Изучить противосудорожное влияние вальроата натрия на пентилентетразоловой модели и на модели абсансной эпилепсии.

1. Исследовать противосудорожное действие вальпроата натрия на пентилентетразоловой модели.

2. Исследовать противосудорожное действие вальпроата натрия на абсансную эпилепсию.

3. Освоить некоторые методы работы с лабораторными животными.

Материалы и методы:

6 белых нелинейных крыс (самки, массой 280-330г), пентилентетразол (25 мг/кг), вальпроат (300мг/кг, 100мг/мл), шкала оценки судорог, три клетки, шприцы, 2 крысы породы WAG/Rij, стереотаксический прибор, новокаин, хлорал гидрат (400мг/кг, 100мг/мл), перекись водорода (30%), пинцеты, физраствор, ножницы, иглы, вата, зубной цемент, часовой болт, электроды, электроэнцефалограф.

1. Пентилентетразоловая модель.

Крысы были разделены на две группы: первая группа—крысы, которым вводился только птз, и вторая группа, которой помимо птз вводился еще и вальпроат.
Крысам первой группы внутрибрюшинно была введена доза пентилентетразола (25 мг/кг). Далее наблюдалось состояние крыс. Через 15 мин, если не развивались судороги 4-5 стадии, соответствующие тонико-клоническим судорогам, укол повторялся, но не более трех раз за опыт. Ниже приведена шкала оценки тяжести судорог.

Поведенческие проявления судорог

Нормальное поведение животного

Абнормальное поведение животного (замирание, затаивание), жевание, отдельные вздрагивания головы

Атипичные миоклонические судороги головы

Клонические судороги конечностей и тела. Сильные клонические судороги конечностей и тела с отрывом обеих конечностей от пола

Тяжелые тонико-клонические судороги с потерей позы

Крысам второй группы за 30 мин до введения дозы птз вводилась доза вальпроата(300 мг/кг) , а затем повторялась та же процедура: введение птз и наблюдение.
Замечание: VPA сам по себе действует на состояние крыс. Они заторможены, нарушается координация. Крысы шатаются.
Было показано, что ВПА в дозе 300 мг/кг купировал судороги (не превышаюших 1-ю стадию) в течение наблюдаемых 45 минут после введения ПТЗ.


На графике видно, что у опытной группы судорог не было; они были купированы вальпроатом.

2. Наблюдение абсансных припадков.

Через три дня после операции мы приступили к записи ЭКоГ. Так как крысы— ночные животные, то днем они находятся в полусонном состоянии, и именно на грани сна и бодрствования возникают припадки абсансной эпилепсии, которые хорошо видны на ЭКоГ.
Сначала мы записывали ЭКоГ крыс без введения вальпроата, по 30 мин на каждую. Затем мы вводили вальпроат внутрибрюшинно, и снова записывали 30 мин. После получения ЭКоГ мы подсчитывали пики и анализировали их с помощью программы Power Graph.

На графике показано, что продолжительность приступов у опытной группы значительно ниже, чем у контрольной.

К наиболее вероятным механизмам действия вальпроата относят:

- увеличение синтеза и выделения ГАМК, следователно, потенциация ГАМК–ергической передачи в отдельных зонах головного мозга;
- уменьшение выделения возбуждающих аминокислот, b–гидроксимасляной кислоты и ослабление возбуждения нейронов, обусловленное активацией N–метилD–аспартат (NMDA) рецепторов глютамата;
- прямое влияние на возбуждение мембран, блок вольтаж–зависимых натриевых каналов;
- блок фермента ГАМК-трансферазы.

Возможно, вальпроат может активировать фермент, осуществляющий превращение глутамата в ГАМК. Или, может быть, влияет на количество или связываемость ГАМК-рецепторов (вальпроат так же увеличивает влияние карбамазепина, этосуксимида, ламотриджина, топирамата, фенитоина и фенобарбитала; возможно, что за счет этого). Возможно также, что, связываясь с ГАМК-рецептором, вальпроат не дает связываться с ним пентилентетразолу.

Вывод:
Вальпроат способен значительно ослаблять судороги при птз-припадке и синхронную активность нейронов вообще, действует при разных вариантах эпилепсии, имеет, скорее всего, множественный механизм действия.

1) Мухин генерализованная эпилепсия: диагностика и лечение. – НейроNews, №3, 2007.

2) Карлов . – М.: Медицина, 1990.

3) , Чепурнова основы эпилептогенеза развивающегося мозга; Успехи физиологических наук, том 28, 1997.

4) Болдырев синдромы // М: Медицина, 1976

5) , Притыко эпилепсии // М.: МЕДпресс-информ, 208 с., 2003.

Генная модификация победила припадки
Использование генной терапии позволило полностью купировать припадки эпилепсии

Использование генной терапии позволило лондонским медикам полностью избавить подопытных крыс от припадков эпилепсии. Этот метод может стать прорывом в лечении заболевания, которым страдали Фёдор Достоевский и Винсент ван Гог. В последние 20-30 лет лекарства не давали больным эпилепсией ничего, кроме уменьшения побочных эффектов.

Эпилепсия – хроническая болезнь, характерная судорожными припадками, потерей сознания и иногда сопровождаемая изменениями личности. Причины возникновения эпилептических припадков до сих пор недостаточно изучены. Известно, что существуют два предрасполагающих фактора: наследственность и органическое поражение мозга. Припадки возникают из-за неконтролируемого возбуждения нейронов головного мозга и лечатся лекарствами, уменьшающими возбудимость нервных клеток.

Официально эпилепсией страдают 65 млн людей на Земле. Считается, что несколько процентов населения перенесли хотя бы один эпилептический припадок. Эпилепсия может проявляться описанными в 1931 году британским невропатологом Джоном Джексоном сноподобными состояниями (dreamy states), в которых пациенты переживают в основном разнообразные ощущения дереализации и деперсонализации. Другие проявления эпилепсии – речевые расстройства и психомоторные припадки. Также эпилепсия может проявляться приступами, при которых может не быть видимых судорог, а наблюдаться только урчание живота, диарея или, например, кратковременные нарушения ритма сердца. В 1961 году группа румынских медиков описала больных после инсульта, у которых эпилепсия выражалась только потливостью лица и головы на стороне паралича.

Эпилепсия часто устойчива к действию лекарств, и в этом случае приходится удалять заболевшую часть мозга. Но и это не гарантирует излечение: эффективность метода колеблется от 50% до 80%. Поэтому многие пациенты остаются без эффективного лечения.

Разработанный сотрудниками Института нейрологии университетского колледжа Лондона метод особенно важен именно для таких пациентов. Ученые предложили потенциально эффективную генную терапию при фокальной (то есть такой, в которой эпилептические разряды исходят из одного определенного участка мозга) эпилепсии на модели крысы, у которой эпилепсия была вызвана инъекцией столбнячного токсина в двигательную кору. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Science Translational Medicine (Wykes et al., Optogenetic and Potassium Channel Gene Therapy in a Rodent Model of Focal Neocortical Epilepsy).

Генная терапия на модели крыс была использована для быстрого подавления приступов, предотвращения их возобновления и для успешного лечения эпилептических очагов.

Для использования этого метода опытов на крысах недостаточно. Потребуются дополнительные исследования, которые могут занять несколько лет, прежде чем этот метод можно будет использовать в лечении пациентов.

Инга Игоревна Полетаева — доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Область научных интересов — генетика поведения, нейрогенетика, физиологические основы когнитивного поведения, аудиогенная эпилепсия, эпилептогенез, нейрогенез взрослого мозга.

Причины, проявления и лечение

Эпилепсия может стать следствием травмы, в том числе и родовой. К этой категории относят определенную долю случаев так называемой височной эпилепсии, которая возникает в результате пережатия средней мозговой артерии в процессе родов. Причиной может стать также лекарственное отравление (например, акрихином, который якобы успешно заменял хинин при лечении малярии) или инфекция, вызывающая воспалительный процесс ткани мозга. Наконец, эпилепсия может возникнуть и без видимых причин, но иметь генеалогическое происхождение (правда, тоже не всегда отчетливо выраженное). А раз речь зашла о генетических основах, то сразу отмечу, что в большинстве случаев предрасположенность к эпилепсии определяется не одним, а многими генами, что делает ее серьезной проблемой генетики нервных болезней человека.

Схема основных форм эпилепсии человека и животных

Основное условие купирования пароксизмов при эпилепсии — постоянный прием противосудорожных средств. Поскольку это заболевание связано с повышенной судорожной готовностью мозга (высокой возбудимостью его структур), то очевидно, что поиск противосудорожных лекарств изначально был направлен именно на снижение возбудимости. Первыми по времени появления в этом ряду были барбитураты (например, люминал), затем появились соли вальпроевой кислоты, сукцинимиды и другие препараты. К сожалению, примерно 30% случаев эпилепсии не поддаются лечению этими средствами, а если и поддаются, то недостаточно эффективно. И конечно же, единого лекарства от эпилепсии нет!

Последние 15 лет эта область нейробиологии активно развивается, и прогресс в знаниях весьма значителен. Он коснулся анализа тонких (клеточных и молекулярных) механизмов феномена генерации судорог и изучения новых лекарств. Можно надеяться, что на этом пути будут открыты новые возможности как диагностики, так и терапии эпилепсии.

Лабораторные животные в изучении заболеваний мозга человека

Предыстория

В 1906 г. в Вистаровском институте (США) создали первую и до сих пор существующую породу (аутбредную линию) белых крыс Вистар, среди которых были особи, реагирующие на сильный звук настоящими эпилептиформными припадками [1].

Впервые упомянул об аудиогенных судорогах у мышей в научной литературе Ю. А. Васильев, описавший неожиданные результаты, которые получил Н. П. Студенцов (сотрудник И. П. Павлова). Типичные аудиогенные судорожные припадки у мышей он обнаружил при выработке у них условного рефлекса (инструментальной реакции) на сильный звук. В дальнейшем упоминания об этом признаке у грызунов были спорадическими вплоть до середины 40-х годов пошлого века, когда данный признак обнаружили у мышей линии DBA/2J.

Л. В. Крушинский, который работал на кафедре динамики развития биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, наверняка знал об этом явлении и, поскольку обладал и чутьем настоящего экспериментатора, и пониманием роли генотипа в реализации работы центральной нервной системы, он начал новую работу. В 1947 г. (вместе с учениками Л. Н. Молодкиной и Д. А. Флессом) он приступил к выведению из популяции Вистар крыс, у которых судороги развивались в ответ на звук. Новая линия стала быстро формироваться. Уже после нескольких поколений скрещивания между собой таких животных появилось удивительное потомство — крысы со стремительно развивавшимися типичными эпилептиформными судорогами. Прежде чем рассказать об особенностях этих судорог, остановлюсь на давней легендарной истории.

Тут надо упомянуть, что впоследствии были селектированы и другие линии крыс, предрасположенные к аудиогенной эпилепсии. В Аризонском университете (США) на основе аутбредной линии Спрэг — Доули были выведены две линии GEPR (Genetic Epilepsy Prone Rats) с высокой и низкой интенсивностью судорог [3]. Линия WAR (Wistar Audiogenic Rats) была создана в Бразилии, причем, как и у крыс КМ, ее предками были крысы Вистар [4]. В НИИ фармакологии имени В. В. Закусова была выведена новая линия крыс ЛЭС (Лонг — Эванс Селекция), которая, к сожалению, прекратила свое существование, хотя это был уникальный случай формирования аудиогенных судорог у крыс пигментированной линии (остальные линии — альбиносы). Аудиогенные судорожные припадки невысокой интенсивности можно обнаружить примерно у 15–20% крыс Вистар некоторых стоков, а также у крыс линии WAG/Rij, для которых характерны эпилептиформные приступы типа абсансов [5].

Феноменология и генетика аудиогенной эпилепсии

Эпилептиформные судорожные припадки, которые развиваются в ответ на действие сильного звука, у грызунов (крыс всех линий, мышей, хомяков) протекают однотипно. В ответ на включение звука животное буквально срывается в быстрый бег с прыжками. В лаборатории Крушинского эту стадию называли двигательным возбуждением (в англоязычной литературе — wild run stage, стадией дикого бега). Эта фаза припадка имеет, по-видимому, смешанную природу. С одной стороны, у животного проявляется бурная оборонительная реакция (попытка убежать от неприятного, пугающего звука), с другой — заметны черты непроизвольных движений, что свидетельствует о начале собственно судорожной реакции на звук. Некоторые авторы называют эту фазу клоническим бегом (от греч. κλονοζ — ‘суматоха, толкотня’). Если предоставить возможность избежать действия звука, то в течение фазы двигательного возбуждения одни животные действительно это делают, тогда как другие — остаются в камере. Фаза двигательного возбуждения была подробно проанализирована у крыс КМ [7].

Схема развития аудиогенного судорожного припадка у крысы

Наиболее подробный анализ генетических основ высокой чувствительности к звуку у крыс КМ был проведен Л. Г. Романовой [8]. Из результатов, полученных, в частности, методом диаллельного скрещивания, следовало, что данный признак определяется несколькими генами и их действие аддитивно, с доминированием аллелей, определяющих нечувствительность к звуку. Анализ проявлений аудиогенных судорог у крыс-гибридов (F2 и беккроссов) между линиями КМ и Вистар показал, что наследование этого признака можно объяснить действием двух генов, которое видоизменяется под влиянием генов-модификаторов, что подтверждает выводы из данных по диаллельному скрещиванию [9].

Результаты селекции линии WAR с несомненностью свидетельствуют о значимой генетической составляющей в исследуемом признаке [4]. Предрасположенность к аудиогенной эпилепсии у крыс GEPR так же, как и у КМ, наследуется как полигенный аутосомный признак [10].

Более подробный анализ природы фазы двигательного возбуждения, который был проведен с использованием стимуляции и самостимуляции структур четверохолмия мозга у крыс, дал сходные результаты. Микроинъекции бикукулина (антагониста рецептора ГАМК_А — ионного канала, который тормозит передачу нервного возбуждения) в нижнее двухолмие (подкорковый слуховой центр) вызывает судорожные припадки, сходные с аудиогенными, даже у тех крыс, которые не предрасположены к аудиогенной эпилепсии. Однако они никогда не переходили в клонико-тоническую фазу, реакции животных в целом напоминали реакцию бегства. В то же время неприятную для них электрическую стимуляцию нижнего двухолмия крысы могли прерывать (т.е. осуществлять инструментальную реакцию), только если электроды находились в вентральной части центрального ядра нижнего двухолмия, но не в его коре [11].

Очевидно, что особенности строения и функции органа слуха у животных с аудиогенной эпилепсией могут определять эту аномалию. Такие аномалии, нечетко связанные с повышенной судорожной готовностью, неоднократно обнаруживали и у крыс (GEPR), и у мышей (Black Swiss, Frings). У Black Swiss было выявлено четкое снижение порогов слуховой чувствительности к возрасту 4–5 мес, однако наследовалось оно независимо от предрасположенности к аудиогенной эпилепсии [12]. У мышей Frings (с нарушенным геном Vlgr1) были обнаружены и аудиогенная эпилепсия, и снижение слуха — независимо от генетического фона линии (т.е. от экспрессии мутантного гена). Таким образом, аудиогенная эпилепсия, несомненно, порождается изменениями функции (а может быть, и морфологическими особенностями) органа слуха, при этом у животных разных линий с аудиогенной эпилепсией отмечается снижение слуховой чувствительности.

Как выглядят аудиогенные судороги на ЭЭГ

Позднее, на основе большого экспериментального материала по крысам GEPR, была построена схема распространения возбуждения по мозгу при аудиогенном судорожном приступе [13]. Критической структурой, судя по этим данным, является нижнее двухолмие, поскольку активация нейронных разрядов в ней предшествует началу приступа. Для фазы двигательного возбуждения критически важным оказывается распространение возбуждения на глубинные отделы верхнего двухолмия, поскольку усиление нейронных разрядов в нем предшествуют началу двигательного возбуждения. Распространение возбуждения в ретикулярное ядро моста и околоводопроводное серое вещество приводит к началу клонико-тонической фазы приступа [11].

Схема связей структур ствола мозга крысы при развитии аудиогенного судорожного припадка

Миоклонический гиперкинез и раскачка

Экспериментальные свидетельства важной роли гиппокампа в генезе миоклонических судорог у крыс линии КМ были получены в исследовании З. А. Зориной и Д. А. Флесса [14]. Они выяснили, что аудиогенный приступ можно затормозить (т.е. остановить фазу быстрого бега) активацией гиппокампа, воздействуя на него слабым электрическим раздражением. Точно такой же эффект имело введение мепротана или брома, заведомо снижающих возбудимость переднего мозга. Однако более сильная электростимуляция гиппокампа провоцировала появление типичных миоклонических судорог [2].

Мозговые нейротрансмиттеры

У крыс с аудиогенной эпилепсией на высоте припадка четко изменяются уровни важных нейрохимических показателей активности мозга, причем у крыс КМ имеются отклонения и в фоновых уровнях ряда нейромедиаторов [2]. В большом числе нейрохимических исследований были надежно продемонстрированы и связь аудиогенной эпилепсии с дисбалансом в уровнях моноаминов, нейромедиаторных аминокислот и их метаболитов, и аномалии процессов перекисного окисления липидов и системы, связанной с механизмами действия NO [15]. У крыс GEPR-9 эпилептиформная активность структур ствола сопровождалась повышенной активацией глутаматергической системы и сниженной функцией ГАМК-ергической системы. Оказалось также, что в нижнем двухолмии крыс этих линий увеличено (до 70%) число мелких ГАМК-ергических нейронов. Недавно особенности экспрессии белков ГАМК-системы в нижнем двухолмии были продемонстрированы и у крыс КМ [16].

Исследования феноменологии и фармакологии аудиогенного приступа, проведенные Л. В. Крушинским и его коллегами достаточно давно, показали, что в основе развития такого припадка лежит нарушение равновесия между возбуждением и торможением. Современные взгляды на эти процессы полностью совпадают с чисто гипотетическими объяснениями, которые дал этим явлениям Л. В. Крушинский. Следовало бы сделать вывод, что надо иногда перечитывать классиков.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 15-04-01732).

Литература
1. Ross K. S., Coleman J. R. Developmental and genetic audiogenic seizure models: behavior and biological substrates // Neurosci. Biobehav. Rev. 2000; 24(6): 639–653.
2. Семиохина А. Ф., Федотова И. Б., Полетаева И. И. Крысы линии Крушинского — Молодкиной: исследования аудиогенной эпилепсии, сосудистой патологии и поведения // Журн. высш. нерв. деят. 2006; 56: 298–316.
3. Consroe P., Piccioni A., Chin L. Audiogenic seizure susceptible rats // Fed. Proc. 1979; 38(10): 2411–2416.
4. Doretto M. C., Fonseca C. G., Lobo R. B., Terra V. C., Oliveira J. A., Garcia-Cairasco N. Quantitative study of the response to genetic selection of the Wistar audiogenic rat strain (WAR) // Behav. Genet. 2003; 33(1): 33–42.
5. Кузнецова Г. Д. Аудиогенные судороги у крыс разных генетических линий // Журн. высш. нервн. деят. 1998; 48(1): 143–152.
6. Klein B. D., Fu Y. H., Ptacek L. J., White H. S. Auditory deficits associated with the Frings vmgr1 (mass1) mutation in mice // Dev. Neurosci. 2005; 27(5): 321–332.
7. Fless D. A., Salimov R. M. An analysis of the phase of prespasmodic motor excitation in rats with audiogenic seizures // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1974; 78(9): 31–33. (In Russ.).
8. Романова Л. Г., Полетаева И. И., Ремус Б. Анализ наследования чувствительности к звуку у крыс // Журн. высш. нерв. деят. 1976; 26(4): 772–777.
9. Федотова И. Б., Костына З. А., Полетаева И. И. и др. Генетический анализ предрасположенности крыс линии Крушинского — Молодкиной к аудиогенной эпилепсии // Генетика. 2005; 41: 1487–1494. DOI: 10.1007/s11177-005-0223-5.
10. Ribak C. E., Roberts R. C., Byun M. Y. et al. Anatomical and behavioral analyses of the inheritance of audiogenic seizures in the progeny of genetically epilepsy-prone and Sprague-Dawley rats // Epilepsy Res. 1988; 9(2): 345–355.
11. Garcia-Cairasco N. A critical review on the participation of inferior colliculus in acoustic-motor and acoustic-limbic networks involved in the expression of acute and kindled audiogenic seizures // Hear. Res. 2002; 168(1–2): 208–222.
12. Misawa H., Sherr E. H., Lee D. J., Chetkovich D. M., Tan A., Schreiner C. E., Bredt D. S. Identification of a monogenic locus (jams1) causing juvenile audiogenic seizures in mice // J. Neurosci. 2002; 22(23): 10088–10093.
13. Faingold C. L., Randall M. E. Neurons in the deep layers of superior colliculus play a critical role in the neuronal network for audiogenic seizures: mechanisms for production of wild running behavior // Brain Res. 1999; 815(2): 250–258.
14. Зорина З. А., Флесс Д. А. Фармакологический анализ механизма миоклонических судорог крыс // Бюлл. эксп. биол. и мед. 1969; 67(1): 45–47.
15. Poletaeva I. I., Surina N. M., Kostina Z. A., Perepelkina O. V., Fedotova I. B. The Krushinsky — Molodkina rat strain: The study of audiogenic epilepsy for 65 years // Epilepsy Behav. 2015; S1525-5050(15)00251-6. DOI: 10.1016/j.yebeh.2015.04.072.
16. Солюс Г. М., Ревищин А. В., Павлова Г. В. Полетаева И. И. Аудиогенная эпилепсия и ГАМК-ергическая система нижнего двухолмия у крыс линии Крушинского — Молодкиной // ДАН. 2016; 466: 32–34. DOI: 10.1134/ S1607672916010099.
17. Сорокин А. Я., Полтаева И. И., Кудрин В. С. и др. Межлинейные различия в эффектах амфетамина и раклоприда на активность дофаминергической системы в дорзальном стриатуме крыс линии КМ и Вистар (микродиализное исследование) // Генетика. 2004; 40(6): 846–849. DOI: 10.1023/B:RUGE.0000033318.86523.59.
18. Коротков А. А., Глазова М. В., Никитина Л. С., Дорофеева Н. А., Кириллова О. Д., Черниговская Е. В. Роль ERK1/2 киназ в молекулярных механизмах регуляции глутамат- и ГАМК-ергических нейронов в ходе развития судорожных припадков у крыс линии Крушинского — Молодкиной // РФЖ им. И. М. Сеченова. 2015; 101(10): 1135–1149.

1 Отмечу, что это не имеет отношения к современной тенденции повышения общей культуры содержания лабораторных животных и совершенствования правил работы с ними, в частности к следованию рекомендациям Декларации ЕС от 2010 г.

2 Аудиогенная эпилепсия — это частный случай рефлекторной эпилепсии, которая встречается у животных, в том числе и у человека [1]. Описано развитие припадков у кур в ответ на зрительную стимуляцию, у монгольских песчанок — в ответ на тактильную и вестибулярную стимуляцию, у мышей El — на стимуляцию вестибулярного аппарата. Рефлекторная эпилепсия, сходная с фотоиндуцированными припадками человека, описана у павианов Papio papio.

3 Августовская сессия ВАСХНИЛ (с 31 июля по 7 августа 1948 г.) — печально известное заседание Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина, на котором Т. Д. Лысенко и его сторонники (ближайший из них — И. И. Презент) объявили генетику лженаукой. — Примеч. ред.

4 Лимбическая система включает в себя согласованно функционирующие структуры переднего мозга: обонятельный мозг, гиппокампальную формацию, миндалевидное тело и ряд других. В нее приходят сигналы из внешней и внутренней сред, которые позволяют формировать реакции, обеспечивающие адекватное приспособление организма к внешней среде и сохранение общего гомеостаза.