Роль оксида азота в эпилептогенезе

Мотавкин П.А.; Дудина Ю.В.

36. Mayer-Oakes S.A., Barnes C. // Jt. Comm. J. Qual. Improv. 1997. Vol.23, P.381-390.

37. McGowan J.E. // J. Hosp.Infect. 1995. Vol.30, Suppl. P.76-87.

38. McGivney W.T., Hendee W.R. Technology assessment in medicine. // Arch. Pathol. Lab. Med. 1998. Vol.112, P.1181-1185.

39. McGreevey C., Nadzam D., Corbin L. // Comput. Nur. 1997. Vol.15, P.87-94.

40. Meng Y.Y., Jatulis D.E., Mc. Donald. J.P. et. al. // West J. Med. 1997. Vol.199, P.242-247.

41. Paeger A. // Jt. Conun. Qual. Improv. 1997. Vol.23, P.38-46. '

Эпилепсия возникает у 1% населения, однако по удельному весу занимает третье место среди неврологических заболеваний и проявляет в последние годы четкую тенденцию к росту [9, 11, 12]. Основу эпилептического поражения составляют врожденные нарушения развития (дисгене-зии) и приобретенные, экзогенные — посттравматические и воспалительные поражения мозга [1, 11, 19, 22, 43-45]. Эти нарушения характеризуются органическими изменениями в системе мик-роциркуляторного и глиального микроокружения с развитием фокальной ишемии, а на функциональном и нейрохимическом уровнях выражаются в превалировании возбуждения и дефиците тормозящих синаптических процессов [3, 4, 6, 7, 11, 20]. В новой коре и гиппокампальной формации эти процессы регулирует N0, поэтому изменения в 1ЧО-ергической нейропередаче рассматриваются как важный фактор эпилептогенеза [8, 10, 18, 27, 28, 47]. В настоящем обзоре суммированы данные новейших исследований о роли нитроксидергических феноменов в механизмах коркового эпилептогенеза.

Медиаторные механизмы эпилептогенеза К патогенетическим аспектам эпилепсии впервые обратился Пенфильд, который рассматривал ее как перевозбуждение локальных участков мозга, возникающее вторично в ответ на ишемичес-кое повреждение [17, 36, 37]. Поэтому полнок-

42. Quality Care. Prescriptions injecting quality into healthcare systems // Ed. Caroselli M., Edison L. Florida, 1997.

43. Quality in Health Care / Ed. N.O. Graham. Gaithersburg. Maryland: Aspen Publication, 1995.

44. The European Fundation for Quality Management. // EFQM. Brussels, 1999.

45. Yoos H.L., Malone K., Mc Mullen A. et al. // T. Nurs. Care Qmal. 1997. Vol.11, P.48-54.

46. Zander K. Critical pathways // Melum M.M., Siniorois M.K. Total quality management: the health care pioneers. Chicago: American Hospital Publishing, 1992.

ровие и периваскулярное разряжение ткани мозга Пенфильд считал основным морфологическим признаком эпилепсии. Ситуация изменилась в конце XX в., когда эпилепсию стали рассматривать как патологию пластичности синаптических контактов, которые устанавливаются между нейронами, синтезирующими ГАМК и глутамат [22, 43, 45]. Эпилептизация инициируется в корковых формациях большого мозга, чаще в височной доле, где в последующем обнаруживаются очаговые выпадения нейронов, нейронофагия, глиоз [14, 15, 23].

Основной фон тормозящей нервной активности в ЦНС регулируется с помощью у-аминомасля-ной кислоты. В новой коре и гиппокампе локальные ГАМК-ергические клетки организуют межнейронные связи и участвуют в механизмах прямого, возвратного и латерального торможения, управляя импульсной активностью проекционных пирамидных клеток. Альтерация тормозных нейронов реализуется через пре- и постсинаптические компоненты ГАМК-ергической трансмиссии [16, 30]. Истощение тормозных систем связано с перевозбуждением одноименных клеток в результате пролонгированной и чрезмерной активации их афферентного входа. В этой ситуации развивается картина глутаматной цитотоксичности: усиление проводимости каналов NMDA-peцeптopoв, повышение концентрации внутриклеточного Са2+

□ □□

УДК 616.853 - 873 : 612.0151 : 613.81 П.А. Мотавкин, Ю.В Дудина

РОЛЬ ОКСИДА АЗОТА В ЭПИЛЕПТОГЕНЕЗЕ

Владивостокский государственный медицинский университет, г. Владивосток

и свободных радикалов, нарушение гомеостаза ци-топлазматических ионов и как итог — гибель нервных клеток от перевозбуждения [7, 24, 26, 33, 38, 39J.

Генерация судорожной активности в результате неуправляемого нарастания синхронных разрядов принципальных нейронов представляет комплексный феномен, сочетающий цитотоксические эффекты и необратимую модификацию всех звеньев нейропередачи. Даже незначительное снижение постсинаптического торможения в коре на 10-12% может вызвать острый эпилептический припадок [7, 42, 46].

Взаимосвязь между периодом наступления припадков и изменением ионного гомеостаза нервных клеток изучалась на срезах гиппокампальной коры, помещенных в среду с низкой концентрацией ионов Са2+ или повышенным содержанием ионов К+ [20]. Локусом возникновения судорожных разрядов является поле CAI. Сильное возбуждение нейронов здесь сопровождается понижением содержания ионов кальция, повышением внутри- и межклеточной концентрация ионов калия, которые противодействуют снижению кальций-зависимого ингибирования мембраностабилизирующих механизмов [7, 9, 11-13]. В условиях повышенной концентрации ионов калия интериктальные разряды пирамид поля САЗ стимулируют возбуждение и синхронизацию пирамидных клеток поля CAI. Учащение разрядов последних ведет к дальнейшему увеличению уровня калия, и в этом случае формируется "порочный круг", нарушающий равновесие между возбуждением и торможением пирамидных нейронов [35, 40].

Накопление ионов калия вызывает и/или пролонгирует иктальную активность и в то же время определяет порог судорожных разрядов клеток поля САЗ. Поступление интериктальных разрядов из поля САЗ в поле CAI по коллатералям Шаффера является необходимым условием инициации судорожной активности в последнем. Перерезка коллатералей Шаффера в эксперименте ингиби-рует формирование иктальных спайков в нейронах поля CAI, однако прямая электростимуляция пирамид поля CAI при этих условиях всегда ведет к становлению эпилептиформной активности [6, 7, 13, 20, 22]. Эти факты показывают, что в процессе консолидации судорожных разрядов равным образом участвуют как внешние (афферентные) сигналы, так и внутренние факторы нервной сети. Таким образом, интериктальные разряды повышают интенсивность тонической деполяризации в популяциях пирамидных нейронов поля CAI и при этих условиях потенцируют возникновение судорожного припадка [20, 22]. Можно полагать, что интериктальные разряды, "стекающие" по коллатералям Шаффера в поле CAI, снимают магниевый блок NMDA-рецепторов на пирамидных нейронах, усиливая возбуждение и синхронизацию активности последних [6, 7, 9, 13, 20]. Эти события дополняются накоплением ионов калия в нейропиле, повышением осмолярности межклеточного пространства, набуханием нейронов и

глии и в конечном итоге — снижением проницаемости нейропиля для ионов и медиаторов [16, 20].

N0 как фактор эпилептогенеза

В консолидацию патологической гипервозбудимости непременно включается NO-ергический фактор с широким спектром нейротоксического и нейропротективного (антиконвульсантного) влияний. N0 регулирует уровень Са2+ в цитоплазме нервной клетки посредством увеличения внутриклеточной концентрации cGMP и активации через систему G-киназ Са2+-насосов эндоплазмати-ческого ретикулума. Одновременно проницаемость Са2+-каналов регулирует внутриклеточное образование NO+ — одного из промежуточных продуктов метаболизма оксида азота [2, 5-8, 10, 16, 18, 28, 41].

Стимуляция киндлинга инъекцией каината и NMDA в гиппокамп, миндалину и неокортекс приводит к диаметрально противоположным эффектам N0. Каинатный киндлинг активирует продукцию оксида азота в миндалине и височной коре, причем уровень его наработки не всегда коррелирует с локализацией активности NO-синтазы. Нейротоксическое действие NO усиливает судорожную реакцию, которая блокируется в присутствии диазепама и L-нитроаргинина [7, 21, 22, 25, 32].

Оксид азота способен подавлять вызванные аппликацией NMDA эпилептиформные разряды в миндалине [20] и ингибировать судорожную активность полей CAI — САЗ в гиппокампе при электроимпульсной стимуляции коллатералей Шаффера [9, 34]. Введение нитроаргинина в этих условиях усиливает и пролонгирует судорожный припадок [6, 7, 12, 29].

Динамика активности NOS исследовалась в гиппокампальной формации на модели каинатной гипервозбудимости и височной коре при аудио-генной эпилепсии у крыс линии Крушинского-Молодкиной (КМ) [6-8, 10, 16, 21, 22, 25, 32, 34]. NADPH-d-позитивные клетки гиппокампальной формации представляют собой популяцию тормозных нейронов, экспрессирующих кальбин-дин, парвальбумин и кальретинин. У крыс самая высокая плотность парвальбумин-иммунопозитив-ных нейронов обнаруживается в полях САЗ, СА2 и зубчатой фасции. В поле CAI парвальбумин в нейронах почти не выявляется. В условиях экспериментальной эпилепсии все парвальбумин-им-мунореактивные клетки обнаруживают высокую устойчивость к цитотоксическим эффектам, в отличие от кальбиндин-позитивных нейронов, численность которых снижается на 47,3%. В зубчатой фасции также выявляется значительное разрежение плотности кальретининовых интернейронов региона ворот. Нейрохимическая гетерогенность нейронов обусловливает неравномерное поражение клеток в различных отделах гиппокампальной формации. Среди проекционных клеток наиболее устойчивыми в условиях каинатного киндлинга являются пирамидные нейроны поля САЗ, затем поля СА2 и в последнюю очередь — кальбиндин-иммунореактивные гранулярные клетки и пирамид-

ные клетки поля CAI. Однако наименьшую резистентность к цитотоксическим эффектам от каи-натного перевозбуждения проявляют интернейроны, экспрессирующие кальретинин [6, 7, 10, 16, 31].

Исследование активности NADPH-d и имму-нореактивных кальций-связывающих белков показало неоднозначную ракцию различных типов нейронов в ответ на инъекцию каината. На 2 день экспозиции каината количество и плотность NADPH-d-позитивных нейронов в гиппокампаль-ной формации снижается по сравнению с контролем на 55-79%. При введении каината NADPH-d-позитивные нейроны распределяются редко и неравномерно. Верхний регион гиппокампа проявляет значительно более низкую активность энзима, чем нижний. Максимальная активность энзима сосредоточена в супра- и субпирамидном слоях гиппокампа, а также в субгранулярном и полиморфном слоях зубчатой фасции. Единичные NADPH-d-позитивные волокна обнаруживаются в alveus и fimbria [6, 7, 22].

Плотные скопления NADPH-d-позитивных клеток в инфрагранулярном уровне зубчатой фасции, характерные для контрольных крыс, при введении каината не выявляются, и гранулярном и молекулярном слоях также отмечено значительное снижение численности позитивно окрашенных нейронов. Редукция NADPH-d-позитивных нейронов коррелирует с длительностью и выраженностью судорожной реакции. При этом интенсивность диафоразного окрашивания нейропиля в гип-покампе и зубчатой фасции закономерно усиливается, а на фоне введения N-нитро-Ь-аргинина снижается. Снижение количества NO-ергических интернейронов происходит параллельно с появлением активности NADPH-d в цитоплазме пирамидных клеток полей CAI и САЗ. Они выявляются по наличию крупных гранул диформазана темно-синего цвета, проникающих в апикальные отростки клеток.

В результате инъекции каината в гиппокам-пальной формации погибает часть клеток региона ворот и некоторое количество пирамидных нейронов поля САЗ. По этой причине возбуждение пирамидных клеток поля CAI достигает, вероятно, критического состояния и не компенсируется тормозными механизмами. Редукция тормозной защиты принципальных клеток провоцирует возникновение локальных очагов перевозбуждения, которые могут приводить к нейродеструктивным последствиям [6, 7, 26].

В височной коре крыс линии КМ обнаруживаются очаги повреждения ткани мозга. При реакции на NADPH-d они выявляются как светлые округлые либо слегка вытянутые островки диаметром 300-400 мкм, содержат скопления астроци-тарной глии, микрососуды и редкие интернейроны. Эти данные указывают, что астроциты могут опосредовать токсические и/или нейропротектив-ные эффекты NO на нейроны при аудиогенных судорожных припадках. Таким образом, способность астроцитов экспрессировать индуцибельные

формы NO-синтазы и GFAP можно рассматривать как важное патогенетическое звено в механизмах коркового повреждения при аудиогенной эпилепсии [6-8, 10, 25, 29]. Формирование эпилептического очага связано также с редукцией ГАМК-ергических интернейронов. Особенно ярко эта тенденция проявляется в популяциях парвапь-бумин-иммунореактивных элементов, включающих корковые корзинчатые нейроны. Они формируют наиболее мощный тормозной вход на пирамидные клетки и, реставрируя их спайковую активность, оптимизируют ее в соответствии с физиологической нормой. Однако первичная дегенерация корзинчатых терминалей в результате становления феномена перевозбуждения может инициировать интериктальные разряды кортико-фугальных нейронов [6, 7, 9, 16, 23] и при этих условиях становится самостоятельным этиологическим фактором эпилептогенеза.

Заключение

Эпилептическая активность в новой коре формируется в условиях дезингибиции пирамидных нейронов и повышенной эффективности глутама-тергической нейропередачи. Нейродеструктивные процессы, протекающие в эпилептическом очаге, являются результатом некроза, апоптоза и токсического действия глутамата на клетки-мишени. Возбужденные глутаматные рецепторы ассоциированы с активностью NO-синтазы (NOS). Индукция фермента в цитоплазме корковых нейронов и глии ведет к гиперпродукции NO с формированием очагов повреждения ткани мозга. Несмотря на большое разнообразие этиопатогенетических факторов эпилепсии и различную организацию нейронных сетей, процессы, ведущие к становлению феномена гипервозбудимости в новой коре и гип-покампальной формации, имеют ряд сходных моментов, которые касаются закономерностей формирования связей ГАМК- и NO-ергических элементов. Эти компоненты в гиппокампальной формации включают NO-ергические корзинчатые нейроны, интернейроны региона ворот, глутаматер-гические пирамидные клетки и клетки-зерна зубчатой фасции. В неокортексе к ним, соответственно, относятся корзинчатые клетки и клет-ки-канделябры, а также астроциты и сосуды из их ближайшего микроокружения.

Литература

1. Алиханов A.A., Никаноров А.Ю., Мухин К.Ю. и др. // Журн. неврол. и психиатр. 1998. №7. С.45-47.

2. Башкатова В.Г., Раевский К.С. // Биохимия. 1998. Т.63. Вып.7. С.1020-1028.

3. Бейн Б.Н., Ларионов C.B., Хоробрых В.Г. // Вопросы нейрохирургии им. H.H. Бурденко. 2000. №4. С. 16-20.

4. Вейн А.М, Воробьева О.В. // Журн. неврол. и психиатр. 1999. Т.99, №12. С.8-12.

5. Дудина Ю.В. // Актуальные проблемы экспериментальной, профилактической и клинической медицины. Владивосток: ВГМУ, 2000. С.11-12.

- ill -

6. Дудина Ю.В. // Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на севере. Сургут, 2002. С.54-55.

7. Дудина Ю.В. Характеристика ГАМК- и N0-ергических нейронов гиппокампальной формации и височной коры при экспериментальной эпилепсии: Автореф. дис... канд. мед. наук. Владивосток, 2003. 25 с.

8. Дудина Ю.В., Калиниченко С.Г., Охотин

B.Е. // Междун. симп. «Сознание и наука: взгляд в будущее». Владивосток, 2000. С.346-354.

9. Зенков Л.Р. Клиническая эпилептология. М.: ООО «МИА», 2002. 416 с.

10. Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В., Дюйзен И.В. и др. // Морфология. 2004. Т. 125, №3.

C.68-73.

11. Карлов В.А. // Журн. неврол. и психиатр. 2000. Т.9. С.7-15.

12. Карлов В.А. // Журн. неврол. и психиатр. 2003. №3. С.4-8.

13. Мотавкин П.А. Введение в нейробиоло-гию. Владивосток: Медицина ДВ, 2003. 252 с.

14. Мухин К.Ю. // Журн. неврол. и психиатр. 2000. Т.9. С. 48-57.

15. Новожилова А.П., Гайкова О.Н. // Морфология. 2001. Т. 119, N92. С.20-24.

16. Охотин В.Е., Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В.7/ Успехи физиол. наук. 2002. Т.ЗЗ, №2. С. 41-55.

17. Пенфильд У., Джаспер Г. Эпилепсия и функциональная анатомия головного мозга. М.: Изд-во иностр. лит., 1958. 482 с.

18. Раевский К.С. // Бюлл. экспер. биол. и мед. 1997. Т. 123, №5. С.484-490.

19. Allen K.M., Walsh С.А. // Epilepsy research. 1999. Vol.36, P.143-154.

20. Catala M. // Epilepsy Research. 1997. Vol.29, Issue 1. P.7-15.

21. Cavazos J.E., Zhang P., Qazi R., Sutula T.P. // J. Comp. Neurol. 2003. Vol.458, P.272-292.

22. Copp A.J., Harding B.N. // Epilepsy Research. 1999. Vol.36, P. 133-141.

23. Dalby N.O., Mody I. // J. Curr. Opin. Neurol. 2001. Vol.14, P.187-192.

24. Erickson S.L., Lewis D.A. // J. Comp. Neurol. 2002. Vol.448, P. 186-202.

25. Galvis-Alonso O.Y., Cortes de Oliveira J.A, Garcia-Cairasco N. // Neuroscience. 2004. Vol.125, P.787-802.

26. Gutierrez R. // J. Neurophysiol. 2000. Vol.84, P.3088-3090.

27. Hamani C., Tenorio F., Mendez-Otero R. et. al. // Hippocampus. 1999. Vol.9, P.303-313.

28. Homayoun H., Khavandgar S., Namiranian K. et. al. // Epilepsy Res. 2002. Vol.48, P.33-41.

29. Hanbury R., Ling Z.D., Wuu J. et. al. // J. Comp. Neurol. 2003. Vol.461, P.307-316.

30. Jacobs K.M., Graber K.D., Kharazia V.N. et. al. // Epilepsia. 2000. Vol.41 (Suppl.6), P.153-161.

31. Jinno S., Kosaka T. // J. Comp. Neurol. 2002. Vol.449, P. 1-25.

32. Lerma J. // Nat. Rev. Neurosci. 2003. Vol.4, P.481-495.

33. Magloczky Z., Wittner L., Borhegyi Z. et. al. // Neuroscience. 2000. Vol.96, P.7-25.

34. N'Gouemo P., Faingold C.L. // Brain Res. 2000. Vol.859, P.311-317.

35. Pawelzik H., Hughes D.I., Thomson A.M. // J. Comp. Neurol. 2002. Vol.443, P.346-367.

36. Penfield W. Adv. Neurol. 1975. Vol.8, P.l-9.

37. Penfield W. // J. Neurosurg. 1971. Vol.35, P.124-127.

38. Raymond C.R., Thompson V.L., Tate W.P. // J. Neurosci. 2000. Vol.20, P.969-976.

39. Scharfman H.E. // Neuroscientist. 2002. Vol.8, P.154-173.

40. Scharfman H.E., Goodman J.H., Sollas A.L. // J. Neurosci. 2000. Vol.20, P.6144-6158.

41. Scharfman H.E., Sollas A.L., Smith K.L. et. al. // J. Comp. Neurol. 2002. Vol.454, P.44-76.

42. Sloviter R.S., Zappone C.A., Harvey B.D. et. al. // J. Comp. Neurol. 2003. Vol.459, P.44-76.

43. Spencer S.S. // Epilepsia. 1998. Vol.39, P.114-123.

44. Thorn M., Holton J.L., D'Arrigo C. et. al. // Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2000. Vol.26, P.251-257.

45. Thorn M., Sisodiya S., Harkness W. et. al. // Brain. 2001. Vol.124, P.2299-2309.

46. Ueda Y., Doi T., Tokumaru J. et. al. // Neurochem. 2001. Vol.76, P.892-900.

47. Yasuda H., Fujii M., Fujisawa H. et. al. // J. Epilepsia. 2001. Vol.42, P. 13-20.

□ □□

6. Дудина Ю.В. // Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на севере. Сургут, 2002. С.54-55.

7. Дудина Ю.В. Характеристика ГАМК- и N0-ергических нейронов гиппокампальной формации и височной коры при экспериментальной эпилепсии: Автореф. дис... канд. мед. наук. Владивосток, 2003. 25 с.

8. Дудина Ю.В., Калиниченко С.Г., Охотин

B.Е. // Междун. симп. «Сознание и наука: взгляд в будущее». Владивосток, 2000. С.346-354.

9. Зенков J1.P. Клиническая эпилептология. М.: ООО «МИА», 2002. 416 с.

10. Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В., Дюйзен И.В. и др. // Морфология. 2004. Т. 125, №3.

C.68-73.

11. Карлов В.А. // Журн. неврол. и психиатр. 2000. Т.9. С.7-15.

12. Карлов В.А. // Журн. неврол. и психиатр. 2003. №3. С.4-8.

13. Мотавкин П.А. Введение в нейробиоло-гию. Владивосток: Медицина ДВ, 2003. 252 с.

14. Мухин К.Ю. // Журн. неврол. и психиатр. 2000. Т.9. С. 48-57.

15. Новожилова А.П., Гайкова О.Н. // Морфология. 2001. Т. 119, №2. С.20-24.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16. Охотин В.Е., Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В.;// Успехи физиол. наук. 2002. Т.ЗЗ, №2. С. 41-55.

17. Пенфильд У., Джаспер Г. Эпилепсия и функциональная анатомия головного мозга. М.: Изд-во иностр. лит., 1958. 482 с.

18. Раевский К.С. // Бюлл. экспер. биол. и мед. 1997. Т.123, №5. С.484-490.

19. Allen K.M., Walsh С.А. // Epilepsy research. 1999. Vol.36, P.143-154.

20. Catala M. // Epilepsy Research. 1997. Vol.29, Issue I. P.7-15.

21. Cavazos J.E., Zhang P., Qazi R., Sutula T.P. // J. Comp. Neurol. 2003. Vol.458, P.272-292.

22. Copp A.J., Harding B.N. // Epilepsy Research. 1999. Vol.36, P.133-141.