Механизмы, лежащие в основе патогенеза эпилепсии, неврологического расстройства, характеризующегося чрезмерной электрической активностью головного мозга, остаются неизвестными. Теперь, используя новый радиоактивный индикатор ([ 11 C]K-2, первая технология для визуализации и количественного определения рецептора α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты (AMPAR) в мозгу живого человека), исследователи из Японии смогли дать представление о роли трафика AMPAR в эпилептогенезе. Их выводы могут привести к разработке новых терапевтических средств для пациентов с эпилепсией.
Эпилепсия — неврологическое заболевание, вызывающее повторяющиеся неспровоцированные припадки , — поражает миллионы людей во всем мире. В то время как дисбаланс электрических ритмов мозга считается основным фактором, способствующим эпилепсии, лежащие в его основе патофизиологические механизмы остаются неясными.
Теперь, в исследовании, опубликованном в Cell Reports Medicine, группа исследователей из Университета города Йокогама смогла изучить функции мозга у пациентов с эпилепсией и пролить свет на биологическую основу этого расстройства.
Используя позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и электроэнцефалографию (ЭЭГ), ученые проанализировали роль рецепторов α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты (AMPAR) в эпилептогенезе. «AMPARs играют ключевую роль в синаптической пластичности мозга. Поэтому мы недавно разработали ПЭТ-радиоиндикатор, [ 11 C]K-2, который является первой и единственной технологией, которая может быть использована для количественного определения плотности AMPAR в мозге. живой человеческий мозг . Этот индикатор позволил нам исследовать взаимосвязь между плотностью AMPAR и динамической электрической активностью в мозге, измеренной с помощью ЭЭГ», — объясняет профессор Такуя Такахаши из Высшей школы медицины Университета Йокогамы, который является ведущим автором исследования.
Нейрональные синапсы облегчают передачу информации между нейронами. Однако синаптические сбои приводят к различным расстройствам головного мозга, в том числе к эпилепсии. Синаптическая пластичность — процесс, при котором активность нейронов вызывает изменение прочности связей между нейронами — в основном существует в двух формах: хеббовской и гомеостатической пластичности. В то время как хеббовская пластичность облегчает механизм, с помощью которого информация может быть закодирована и сохранена в нейронах, гомеостатическая пластичность возвращает нейрон в исходное состояние. Текущее исследование основано на предположении, что нарушение синаптической пластичности с участием AMPAR запускает эпилептогенез.
Чтобы получить представление о биологическом механизме эпилептогенеза, исследователи наблюдали за распространением радиоактивно меченых AMPAR у пациентов с эпилепсией. Они обнаружили положительную корреляцию между плотностью AMPAR на клеточной поверхности и амплитудой гамма-активности при фокальной эпилепсии. Более того, переход от фокальных припадков к генерализованным сопровождался исчезновением положительной связи AMPAR-тета-активности и распространением отрицательной связи AMPAR-тета-активности. Этот результат имеет первостепенное значение, учитывая, что наличие от фокальных до двусторонних тонико-клонических припадков , как сообщается, является наиболее значительным фактором риска внезапной неожиданной смерти при эпилепсии.
Исследователи также обнаружили, что у пациентов с фокальными припадками увеличение трафика AMPAR также увеличивало амплитуду аномальной гамма-активности, что было очевидно из измерений ЭЭГ. Напротив, у пациентов с генерализованными приступами наблюдалось снижение AMPAR на клеточной поверхности. Это снижение было связано с увеличением амплитуды аномальной гамма-активности. Исследователи также отметили, что у пациентов с эпилепсией уровень AMPAR был ниже, чем у здоровых людей. У пациентов с генерализованными припадками также наблюдались более низкие уровни AMPAR в больших областях коры, чем у пациентов с фокальными приступами.
«Учитывая эти результаты, мы считаем, что пластичность Хебба для увеличения трафика AMPAR и гомеостатическое масштабирование для компенсаторного подавления синаптической функции при судорогах могут регулировать эпилептическую функцию мозга», — говорит профессор Такахаши.
Таким образом, выводы группы развеяли некоторые сомнения относительно биологической основы эпилепсии у людей, а также могут привести к разработке новых и эффективных терапевтических средств для пациентов, страдающих этим расстройством.
