Согласно новому исследованию ученых из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета (Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania), только очень небольшой процент нейронов демонстрирует изменения после эпилептического припадка у мышей, но эти изменения могут быть постоянными и вызывать будущие припадки, которые могут повлиять на весь мозг и привести к нарушению когнитивных функций, таких как память и обучение.
Ученые определили экспериментальное лечение, которое, если оно будет проведено в течение первых 48 часов после первого припадка, может предотвратить эти долгосрочные изменения.
Результаты, которые были недавно опубликованы в журнале Journal of Clinical Investigation, предполагают многообещающую цель для разработки методов лечения эпилепсии и предотвращения побочных эффектов судорог.
Эпилепсия характеризуется чрезмерной активностью клеток головного мозга — нейронов, которые вызывают судороги. Исследования все чаще показывают, что развитие эпилепсии связано с изменениями синапсов — структур, соединяющих один нейрон с другим. Хотя, по оценкам, 3,4 миллиона человек в Соединенных Штатах живут с той или иной формой эпилепсии, до сих пор неизвестно, что ее вызывает, и не существует никакого лечения.
Кроме того, половина людей, страдающих эпилепсией, испытывают когнитивные нарушения, такие как проблемы с памятью или эмоциональной регуляцией, но остается неясным, почему и как эпилепсия изменяет клетки мозга, вызывая это. Более того, эпилепсия часто встречается у детей с аутизмом и людей с деменцией.
«Очевидно, что существует некоторая связь между эпилептическим мозгом, нарушением памяти и проблемами с контролем эмоций, а также тем, как мы воздействуем на эти чувства, но мы не понимаем лежащие в основе механизмы», — сказала Фрэнсис Э. Дженсен (Frances E. Jensen), доктор медицинских наук, заведующая кафедрой неврологии и старший автор исследования. «Существующие методы лечения эпилепсии помогают только контролировать приступы. Это исследование дает нам многообещающую отправную точку для разработки методов лечения, которые предотвращают их возникновение».
В данной научной работе ученые использовали метод, который «помечал» нейроны в гиппокампе — области, которая обычно поражается эпилепсией и имеет решающее значение для памяти — мышей, которые были активированы эпилептической активностью. Исследователи смогли отслеживать эти активированные нейроны с течением времени и наблюдать, как они реагировали на последующие приступы.
Они обнаружили, что только около двадцати процентов нейронов гиппокампа активируются судорогами. Со временем чрезмерная активность этих нейронов снизила их способность устанавливать связи с другими нейронами, называемыми синапсами, которые необходимы для обучения.
«Сверхактивные нейроны теряют способность создавать сильные синапсы, необходимые для обучения, что может объяснить, почему у некоторых людей с эпилепсией возникают проблемы с обучением и памятью», — сказала Дженсен. «Если мы сможем остановить изменения этих нейронов после активации припадками, мы надеемся, что мы также сможем предотвратить не только прогрессирование эпилепсии, но и избежать этих когнитивных дефицитов, с которыми люди сталкиваются в долгосрочной перспективе».
Чтобы проверить, смогут ли они предотвратить необратимую эпилепсию нейронов, ученые использовали экспериментальный блокатор глутаматных рецепторов под названием IEM-1460, который, как было показано, снижает гипервозбудимость нейронов на моделях мышей с эпилепсией.
Они обнаружили, что когда мышей лечили этим блокатором в первые 48 часов после самого первого припадка, нейроны не активировались навсегда, и у испытуемых не возникало будущих припадков или связанных с ними эффектов, таких как нарушение когнитивных функций и проблемы с обучением.
«Теперь, когда мы определили подгруппу нейронов, на которые влияет эпилепсия, мы можем выяснить, что делает эти клетки уязвимыми к развитию эпилепсии и можем ли мы разработать терапию, чтобы остановить это», — сказала Дженсен. «Мы также стремимся определить, существует ли блокатор глутаматных рецепторов, который действует у людей аналогично IEM-1460, который можно было бы назначать людям после первого припадка и предотвращать пожизненные проблемы, связанные с эпилепсией».
Литература:
Bo Xing et al, Reversible synaptic adaptations in a subpopulation of murine hippocampal neurons following early-life seizures, Journal of Clinical Investigation (2024). DOI: 10.1172/JCI175167