Каков механизм эпилептического припадка?

Петербургские ученые исследовали изменения, происходящие в коре височной доли мозга при продолжительных эпилептических припадках. Несмотря на сложное взаимодействие нейронных сигналов, биологи вместе с физиками смогли построить их математическую модель и выявить ключевой фактор, отвечающий за развитие этого состояния. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в Frontiers in Cellular Neuroscience.

Credit: Neurosciencenews


При эпилепсии у человека происходят судорожные приступы. Особо опасно состояние, когда припадки следуют один за другим – эпистатус. Состояние развивается из-за чрезмерного возбуждения нейронов головного мозга. Что поддерживает это возбуждение, пока непонятно.

В новой работе исследователи изучили сигнальные процессы, происходящие в коре височной доли до и после судороги. Эта область выбрана неслучайно: эпилепсия, связанная с ней, – наиболее распространенный тип недуга. Свои исследования ученые провели на срезе мозга крысы, помещенного в особый проэпилептический раствор, который имитирует судороги в тканях мозга больного. Чтобы изучить возбудимость нейронов, ученые проанализировали токи, возникающие в клетках при стимуляции электричеством, до и после 15-минутного эпистатуса.

«Нейроны посылают друг другу сигналы, которые в зависимости от типа целевого рецептора на принимающей оболочке клетки могут быть возбуждающими или тормозящими. Например, к первым относятся те, что реагируют на глутамат и его аналоги, ко вторым – чувствительные к гамма-аминомасляной кислоте – ГАМК. Хотя при эпилепсии ГАМК-рецепторы становятся тоже возбуждающими. При изучении любого процесса сложность представляет то, что на нейрон действует сразу несколько сигналов, и порой очень сложно оценить вклад каждого из них», — рассказывает Антон Чижов, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН, ведущий научный сотрудник Института эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН.

В экспериментах ученые рассмотрели действие аминокислот (составляющих белков) на рецепторы всех основных типов (AMPA, NMDA и ГАМК). Оказалось, что каждый из этих компонентов сигнала после эпилептических электрических разрядов становится сильнее и дольше. Но что, если это произошло как результат воздействия на остальные пути лишь одного усиленного сигнала? В этом вопросе помогла разобраться созданная учеными математическая модель системы взаимодействующих нервных клеток. Она указала на то, что, кроме прямых последствий действия проэпилептического раствора, в сети нейронов существенно меняется только проводимость AMPA-рецепторов, а уже ее изменение приводит к более сильному возбуждению всех нейронов и более сильным синаптическим сигналам, регистрируемым на одной нервной клетке.

«Дальнейшие исследования показали, что это – механизм синаптической пластичности со встраиванием в мембраны клеток новых кальций-проницаемых AMPA-рецепторов. В нормальных условиях такой процесс в мозге связан с памятью и обучением, однако в патологических условиях он приводит к увеличению возбудимости на десятки минут. Из-за этого повышается риск возникновения нового судорожного разряда, что может привести к закреплению патологии. В некотором смысле получается горе от ума. Тем не менее знание о том, что встраивание кальций-проницаемых AMPA-рецепторов приводит к закреплению судорожной активности, может оказаться полезным для разработки новых противоэпилептических препаратов», — заключает ученый.


Текст: пресс-служба РНФ

Amakhin Dmitry V., Soboleva Elena B., Ergina Julia L., Malkin Sergey L., Chizhov Anton V., Zaitsev Aleksey V.
Seizure-Induced Potentiation of AMPA Receptor-Mediated Synaptic Transmission in the Entorhinal Cortex  
Frontiers in Cellular Neuroscience     
DOI=10.3389/fncel.2018.00486    

Имплантация эпилепсии

Перед вами — клетки-предшественники нейронов человека, имплантированные в мозг мыши с моделью эпилепсии. Технологии позволяют увидеть эти клетки, полученные хирургическим путем в ходе операции по поводу…

Интересный пациент: когда чистка зубов приводит к эпилепсии

В 2016 году в журнале Clinical Neurology and Neurosurgery появилась публикация, описывающая необычный тип эпилепсии. В статье приводится клинический случай 31-летнего мужчины, который в течение пяти лет…

Картинка дня: нейрон эпилепсии

Credit: Fábio Rogerio Перед вами — снимок нейрона, окрашенного антителом MAP2 (подробнее об устройстве клеток нервной системы можно прочитать в нашей специальной статье цикла «Нейронауки для всех»). Судя по…

За эпилептическим припадком проследит браслет

SUDEP (sudden unexpected death in epilepsy) – внезапная смерть от эпилепсии – одна из ведущих причин смерти у эпилептиков, и чаще всего она случается ночью,…