Эпилепсия — одно из распространенных хронических неврологических заболеваний человека, проявляющееся в возникновении повторных судорожных приступов. Эта тяжелейшая болезнь может быть наследственной, но ее также могут вызывать различные факторы, повреждающие мозг. Такими факторами могут оказаться инсульт, травмы головы или сильная интоксикация, вызывающая повышенную возбудимость нервных клеток.

В зависимости от этиологии и от того, в какой части мозга находится судорожный очаг, в медицине выделяют разные виды эпилепсии. Если такой очаг локализуется в височной доле, то развивается так называемая височная эпилепсия. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и МФТИ обнаружили эффективный способ защиты височной доли мозга от патологических изменений при развитии эпилепсии. Результаты их исследований опубликованы в журнале Brain Research в 2017 году.

В настоящее время не существует надежных способов для лечения височной эпилепсии. У части пациентов, получающих фармакологические препараты, мозг становится заторможенным, а примерно треть из них являются фармакорезистентными, т.е. не поддаются лечению. При тяжелых формах височной эпилепсии и резистентности к лечению, больным удаляют гиппокамп, − центр развития судорожного очага. Гиппокамп — это парная структура, расположенная в височных отделах полушарий головного мозга. Эта часть мозга отвечает за формирование краткосрочной памяти и последующий ее перевод в долгосрочную. После удаления гиппокампа пациент становится полностью неспособным к запоминанию новой информации. В связи с этим исследователи постоянно ищут новые пути защиты гиппокампа от патологических изменений, приводящих к развитию эпилепсии.

Ученые моделировали развитие височной эпилепсии у морских свинок, используя сильный нейротоксин, вызывающий при введении в организм животных так называемый эпилептический статус. Чтобы исследовать процессы, происходящие после этого в височных долях мозга, в гиппокамп и связанные с ним области, а именно в переднебазальный мозг (медиальную септальную область), в энторинальную область неокортекса и в миндалину вживляли электроды для регистрации их электрической активности во время и после эпилептического статуса, вызываемого нейротоксином. Уже через месяц после введения нейротоксина, исследователи наблюдали серьезные нарушения в электрической активности мозга. Так, в гиппокампе отмечали возрастание ритмической активности в различных полосах частот, в том числе сверх-высокочастотного «риппл» ритма. Подобная активность является одним из маркеров развития эпилепсии. Напротив, в переднебазальной области мозга ритмическая активность значительно снижалась во всех диапазонах частот. В энторинальной области неокортекса и в миндалине активность повышалась в одних диапазонах частот, и снижалась в других. Таким образом, происходила полная разбалансировка в активности этих структур, тогда как в норме они работают согласованно. Кроме этого, в процессе эпилептогенеза наблюдалась гибель нейронов в гиппокампе, где проводился морфологический контроль состояния нервной ткани.

Заведующая лабораторией системной организации нейронов Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, доктор биологических наук Валентина Федоровна Кичигина рассказывает про эти исследования: «В своей работе мы показали, что эпилептический статус и последующий эпилептогенез могут значительно ослабевать, либо полностью блокироваться, если подопытным животным вместе с эпилептогеном вводить препараты, активирующие деятельность эндоканнабиноидной системы мозга». Эндогенная каннабиноидная система поддерживает гомеостаз мозга, модулируя высвобождение возбуждающих и тормозящих нервную систему веществ. Она участвует также в регуляции иммунной системы организма. Ученые продемонстрировали, что введение веществ, активизирующих эндоканнабиноидную систему, приводит к нормализации электрической активности мозга. В частности, значительно снижается дисбаланс в работе гиппокампа и медиальной септальной области, исчезает высоко-частотная патологическая активность.

«Блестящие результаты были получены и при исследовании ткани гиппокампа, полученной из мозга лабораторных животных»,- рассказывает Валентина Федоровна, — «Любовь Шубина, молодой научный сотрудник нашей лаборатории, используя специальную программу, подсчитывала количество интактных клеток в срезах гиппокампа. Оказалось, что после одновременного введения эпилептогена и препаратов, активирующих эндоканнабиноидную систему, гиппокамп оставался практически неповрежденным. За эту работу Любовь Шубина получила премию президента РФ».

В работе было особенно важно выявить и зафиксировать изменения с помощью объективных показателей. Как уже упоминалось, воздействие эндоканнабиноидов происходит комплексно на различные структуры мозга, порой в противоположных направлениях. «Поэтому было важно применить современные методы математической обработки данных и убедить сначала самих себя, а затем и рецензентов статьи в том, что наши методы обработки адекватны, а результаты статистически значимы»,- рассказал Рубин Алиев, ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН, профессор кафедры информатики МФТИ, доктор физико-математических наук.

Наблюдаемые исследователями улучшения в состоянии ткани гиппокампа у лабораторных животных с моделью височной эпилепсии, а также нормализация электрической активности мозга после стимуляции эндоканнабиноидной системы, позволяют думать о разработке новых подходов для лечения эпилепсии. Кроме того, эта работа пущинских ученых демонстрирует терапевтический потенциал воздействия на эндогенную канабинноидную систему при лечении других патологий мозга, вызванных нейротоксическим повреждением.

Работа поддержана грантами РФФИ, № 14-44-03607, 15-04-05463, 16-34-00457, а также грантом президента РФ НШ 850.2012.4

Shubina L, Aliev R, Kitchigina V. Brain Res. 2017 Feb 9. pii: S0006-8993(17)30058-6.

Endocannabinoid-dependent protection against kainic acid-induced long-term alteration of brainoscillations in guinea pigs.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Endocannabinoid-dependent+protection+against+kainic+acid-induced+long-term+alteration+of+brain+oscillations+in+guinea+pigs

Пресс-служба ИТЭБ РАН Татьяна Перевязова, iteb-press@yandex.ru

Пресс-служба МФТИ Татьяна Небольсина