Структурно-функциональный анализ последствий длительной судорожной активности и эффективности нейропротекторов у крыс методом магнитно-резонансной томографии

Сулейманова, Елена Мирзануровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурно-функциональный анализ последствий длительной судорожной активности и эффективности нейропротекторов у крыс методом магнитно-резонансной томографии
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональный анализ последствий длительной судорожной активности и эффективности нейропротекторов у крыс методом магнитно-резонансной томографии"

На правах рукописи

Сулейманова Елена Мирзануровна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ

ДЛИТЕЛЬНОЙ СУДОРОЖНОЙ АКТИВНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕЙРОПРОТЕКТОРОВ У КРЫС МЕТОДОМ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

1 О ЯНВ 2013

Москва - 2012

005048033

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животных биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (заведующий - доктор биологических наук, профессор A.A. Каменский).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Нина Евгеньевна кандидат биологических наук, доцент, доцент

Чепурнова кафедры физиологии человека и животных

биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Сергей Алексеевич Титов

доктор биологических наук,

профессор кафедры дифференциальной психологии и психофизиологии факультета медицинской психологии Института психологии им. Л.С. Выготского РГГУ.

Виктор Ювенальевич Щебланов

доктор биологических наук,

профессор государственного научного цента -

Института биофизики ФГУП

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ФГ1>У НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН

Защита диссертации состоится 24 декабря 2012 года в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.93 при биологическом факультете Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д.1, строение 12, аудитория М-1.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 23 ноября 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Б.А. Умарова

Актуальность работы. В мире насчитывается 50 млн. больных эпилепсией (в России 800 тыс.), и лишь 60-70% пациентов с эпилепсией удается добиться контроля над припадками с помощью монотерапии 1 ряда (Петрухин и др., 2010). Кроме того, многие противоэпилептические препараты (ПЭП) обладают широким спектром побочных эффектов. При эпилепсии существует риск развития эпилептического статуса (ЭС) -состояния, при котором каждый последующий приступ возникает раньше, чем больной выходит из предыдущего, у него остаются выраженные нарушения сознания, гемодинамики, дыхания, гомеостаза на протяжении более 30 минут (Карлов, 2003). ЭС не только угрожает жизни человека, нарушая работу многих жизненно важных систем организма, но, при большой длительности судорог, приводит к запуску процессов, приводящих к апоптозу и некрозу нейронов в различных структурах головного мозга. Повреждение и гибель нейронов в головном мозге может привести к серьезным отставленным последствиям, таким как нарушение памяти и обучения, когнитивных функций, а также развитие хронической эпилепсии. Морфо-функциональные изменения, развивающиеся в мозге в результате ЭС, могут стать причиной развития эпилепсии височной доли.

Клинические исследования не всегда могут дать возможность изучения механизмов, лежащих в основе отставленных последствий ЭС, так как между событием, являющимся инициирующим фактором развития изменений в мозге, ведущим к патологическим последствиям, могут пройти годы. Также из-за многообразия типов эпилепсии при исследованиях на людях бывает затруднительно определить этиологию заболевания и правильно провести диагностику. Существующие экспериментальные модели ЭС у крыс позволяют исследовать эти механизмы. Однако и в экспериментальных моделях изменения в мозге происходят в течение достаточно длительного времени после ЭС, а возможно, и в течение всей последующей жизни животного. Развитие прижизненных методов визуализации, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ), помогают проследить динамику изменений, происходящих в структурах мозга после ЭС. Достаточно много работ посвящено изменениям, выявляемым при МРТ-исследовании мозга после ЭС, однако по-прежнему актуально изучение возможности применения различных параметров МРТ как ранних маркеров, предсказывающих отставленные изменения в мозге, развивающиеся через достаточно длительное время после ЭС. Немногочисленны также работы, в которых анализируется корреляция между теми изменениями, которые выявляются с помощью МРТ, и поведенческими нарушениями.

Применение нейропротекторов, предотвращающих патологические процессы, вызываемые повреждением мозга при ЭС, могло бы улучшить прогноз у пациентов, страдающих эпилепсией. Классические и новые ПЭП могут купировать повышенную судорожную активность мозга, но, как правило, не обладают защитными свойствами в отношении нейродегенерации и не предотвращают эпилептогенез. Таким образом, проблема эффективного предотвращения повреждения головного мозга в результате

длительных судорог остается нерешенной и целесообразным является поиск кандидатов в нейропротекторы.

Цель работы: Исследовать возможность применения количественных и качественных параметров МРТ в качестве маркеров, предсказывающих отставленные изменения в мозге крыс после ЭС и ассоциированных с ними поведенческих нарушений, а также провести оценку эффективности нейропротекторных эффектов гликозидов женьшеня.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать динамику повреждений мозга крыс после литий-пилокарпинового ЭС, выявляемых с помощью МРТ на 2, 7 и 30 дни после ЭС.

2. Исследовать индивидуальную изменчивость выявляемых на МРТ изменений в различных структурах мозга в ранний и поздний периоды после ЭС.

3. Исследовать с помощью МРТ зависимость между ранними (2-ой день) и поздними (30-ый день) изменениями, выявляемыми в мозге крыс после ЭС

4. Исследовать поведение крыс, перенесших ЭС, в тесте «открытое поле» и их способность к поведенческой адаптации в «открытом поле». Провести анализ зависимости между параметрами повреждения мозга в разные периоды после ЭС, выявленных с помощью МРТ, и поведенческими нарушениями в открытом поле.

5. Исследовать влияние степени повреждения мозга крыс после ЭС на развитие признаков депрессивного поведения.

6. Исследовать влияние экстракта культуры клеток корня женьшеня на степень повреждения мозга крыс, выявляемую в различные периоды после ЭС.

Научная новизна работы. Впервые был проведен анализ индивидуальных различий крыс линии Вистар по степени и распределению повреждений в различных структурах мозга после литий-пилокарпинового ЭС. Было обнаружено две группы крыс, достоверно различающиеся по интенсивности Тг-сигнала в гиппокампе, пириформной коре и миндалине. Было показано, что ранние обратимые изменения в гиппокампе крыс, выявляемые на МРТ через 2 суток после ЭС, коррелируют с поздними изменениями, выявляемыми через 30 дней после ЭС. Впервые было показано, что время релаксации Тг в миндалине и ретросплениальной коре на 30 день после ЭС коррелирует с активностью в открытом поле, а время релаксации Т2 в префронтальной коре отрицательно коррелирует с уменьшением локомоторной активности при адаптации в открытом поле. Таким образом, было обнаружено, что время релаксации Тг может быть маркером процессов, происходящих во время хронической фазы после ЭС и связанных с поведенческими нарушениями. С применением метода МРТ впервые было показано, что введение экстракта культуры корня женьшеня после длительных судорог снижает степень повреждения мозга крыс по сравнению с крысами, получавшими физ-раствор и вальпроат.Хроническое введение экстракта корня женьшеня в течение 4 недель после длительных судорог предотвращает вызванное ими уменьшение объема гиппокампа.

Положения, выносимые на защиту:

1. Ранние изменения в мозге крыс, выявляемые после ЭС методом МРТ коррелируют с отставленными повреждениями мозга, вызванными длительными судорогами.

2. ЭС приводит к поведенческим нарушениям, выявляемым у крыс в тесте «открытое поле». Степень ранних изменений в мозге крыс, выявляемых при МРТ-исследовании, не коррелирует с этими нарушениями.

3. Поздние изменения в мозге крыс, выявляемых при МРТ-исследовании в миндалине, ретросплениальной и поясной коре коррелирует с поведенческой активностью в открытом поле в хронический период после ЭС.

4. Введение экстракта культуры клеток корня женьшеня ДАН-25 после ЭС уменьшает степень ранних изменений в мозге, выявляемых при МРТ-исследовании на 2 день после ЭС, но не предотвращает уменьшение объема гиппокампа.

5. Хроническое предварительное введение экстракта культуры клеток корня женьшеня ДАН-25 перед инициацией ЭС уменьшает тяжесть судорог во время ЭС. Хроническое введение экстракта в течение 4 недель после ЭС препятствует уменьшению объема гиппокампа через 30 дней после ЭС.

Теоретическая и практическая значимость работы. В работе проведен анализ ранних и отставленных изменений в ряде структур мозга крысы после ЭС, выявляемых при МРТ-исследовании. Научный интерес представляют данные, свидетельствующие о том, что изменения, выявляемые при МРТ-исследовании мозга, связаны со степенью поведенческих нарушений, развивающихся после ЭС. Показан нейропротекторный эффект экстракта культуры клеток корня женьшеня при ЭС.

Полученные данные могут быть использованы при оценке эффективности применения результатов МРТ для прогнозирования развития отставленных последствий ЭС, а также при исследовании эффективности нейропротекторов.

Апробация работы. Результаты данной работы были представлены на международной конференции «Идиопатическая генерализованная эпилепсия» (Анталья, Турция, 2007), 7-й ежегодной международной молодежной конференции ИБХФ-РАН-ВУЗы «Биохимическая физика» (Москва, 2007), II съезде физиологов СНГ (Кишинэу, Молдова, 2008), 10-м международном симпозиуме по женьшеню (Сеул, Корея, 2010), 8-м Всемирном конгрессе Международной Организации Изучения Мозга (IBRO) (Флоренция, Италия, 2011), конференции Словенской Ассоциации Нейронаук 2011 (Любляна, Словения, 2011), 8-м Форуме Европейской Федерации Нейронаук (Барселона, Испания, 2012), 10-м Европейском конгрессе по эпилептологии (Лондон, Великобритания, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 статьи, включая 1 статью в рецензируемом журнале из списка ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 123 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов работы, обсуждения, выводов и списка

цитируемой литературы, включающего 157 источников. Работа иллюстрирована 43 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования. Работа была проведена на взрослых (3—4 месяца) крысах-самцах линии Вистар. Всего было использовано 156 животных.

Литий-пилокарпиновая модель ЭС. LiCl (Lithium Chloride, Acros Organics, 127 мг/кг) вводили внутрибрюшинно за 24 часа до эксперимента. Для инициации судорог вводили внутрибрюшинно пилокарпина гидрохлорид (Pilocarpine hydrochloride, Acros Organics) из расчета 40 мг/кг. ЭС наблюдали в течение 2 часов. Тяжесть судорог оценивали с помощью модифицированной пятибальной шкалы (табл. 1). Через 2 часа после начала ЭС судороги купировали паральдегидом (Paraldehyde, Acros Organics, 0,6 мл/кг внутрибрюшинно). После купирования ЭС каждому животному внутрибрюшинно вводили по 5 мл 5% раствора глюкозы.

Таблица 1. Шкала для оценки тяжести судорог при ЭС (Racine 1972).

Балл Поведенческие проявления судорог

0 Нормальное поведение животного

1 Абнормальное поведение животного (замирание, затаивание), жевание, отдельные вздрагивания головы

2 Атипичные миоклонические судороги головы

3 Клонические судороги конечностей и тела

3,5 Сильные клонические судороги конечностей и тела с отрывом обеих конечностей от пола

4 Поза «кенгуру»: клонические судороги конечностей, тонические судороги тела

5 Тяжелые тонико-клонические судороги с потерей позы

Магнитно-резонансная томография

МРТ-исследование мозга крыс проводили в томографе для малых животных Вгикег ВтБрес 70/30 (Вгикег, Германия) в лаборатории магнитной томографии и спектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ. МРТ-исследование проводили в двух режимах: Т2-НАЯЕ для получения Тг-взвешенных изображений с высоким разрешением и Т2-шар (Тг-карта) для проведения количественного МРТ-исследования. МРТ-исследование мозга крыс проводили до ЭС (день 0), и через 2, 7 и 30 дней после ЭС.

Обработка результатов МРТ-исследования

Т2-взвешенные изображения с высоким разрешением. Обработку полученных Т2-взвешенных изображений мозга крыс проводили с использованием программы ImageJ. Степень повреждения мозга оценивали по площади участков с усиленным сигналом. Участки с усиленным сигналом выделяли по яркости пикселей, вручную устанавливая пороговое значение яркости. Затем подсчитывали площади выделенных областей. Для

оценки степени общего повреждения мозга подсчитывали суммарную площадь выделенных областей на 12 срезах, захватывая область мозга от АР -7,3 до АР +4 от брегмы (Paxinos, Watson, 1998).

Измерение объема гиппокампа. Объем гипокампа оценивали путем измерения площади зон, соответствующих гиппокампу на томографических срезах, полученных в режиме T2-RARE. Площадь гиппокампа на срезе измеряли в программе ImageJ. При измерении выделяли зоны на срезах, соответствующие гиппокампу, включая субикулюм (Paxinos, Watson, 1998).

Обработка Т2-карт. Для получения значений времени релаксации Тг в различных структурах мозга полученные Т2-карты обрабатывали с помощью программного обеспечения ParaVision 5.0 (Bruker, Германия). Были выбраны следующие области для исследования: дорсальный и вентральный гиппокамп, теменная кора, энторинальная кора, ретросплениальная кора, поясная кора, пириформная кора, миндалина, таламус. Выбранные зоны выделяли вручную. Затем программа осуществляла подсчет времени релаксации в выбранных зонах на основе полученных Тг-карт мозга крыс. Подсчет времени релаксации Т2 осуществлялся отдельно для правого и левого полушария.

Исследование отставленного эффекта длительной судорожной активности при ЭС: поведенческие нарушения

Поведенческие тесты проводили через 5 недель после ЭС, т.е. приблизительно через неделю после последнего МРТ-исследования (на 30 день после ЭС).

Адаптация в открытом поле (ОГО. При исследовании поведения в ОП и адаптации к новизне для каждой крысы было проведено три 5-минутные сессии в ОП с интервалом в 24 часа. При оценке поведения в открытом поле отмечали количество и среднюю и суммарную длительность стоек и груминга, количество пересеченных центральных и периферических квадратов, умываний, почесываний, а также болюсов.

Исследование депрессивного поведения. Депрессивное поведение оценивали при помощи теста «принудительное плавание» и теста на вкусовое предпочтение, в котором подсчитывали среднее потребление воды и 1% сахарозы за сутки. Если крыса потребляла приблизительно поровну воды и раствора сахарозы, считали, что у этого животного отсутствует вкусовое предпочтение.

Исследование пейропротекторного эффекта бутанолового экстракта культуры клеток корня женьшеня и конвенционального противоэпилептического препарата вальпроата

Препараты. Для исследования возможности оценки протекторного эффекта препаратов был выбран бутаноловый экстракт культуры корня женьшеня Д-25 (БИОХИММАШ, Москва). В используемом экстракте содержались гинзенозиды Rgi, Re, Rd, Rc, Rbi, Rb2, Rf (50 мг/г сухого экстракта), а также олиго- и полисахариды.

В качестве конвенционального ПЭП использовали вальпроевую кислоту (Конвулекс для внутривенного введения, Gerot Pharmazeutika, Австрия). В предварительных

экспериментах мы подобрали дозу вальпроата, которую крысы переносили после ЭС, составившую 150 мг/кг внутрибрюшинно.

Исследование антиконвульсантногои нейропротекторного эффекта экстракта культуры клеток корня женьшеня. В первой серии экспериментов крысам опытной группы вводили экстракт женьшеня (18 мг/кг внутрибрюшинно) ежедневно в течение 4 недель, после чего инициировали ЭС и проводили МРТ исследование головного мозга. Крысы контрольной группы получали эквивалентные объемы физраствора.

Во второй серии экспериментов препараты вводили однократно через 30 мин после прерывания ЭС паральдегидом. Крысам внутрибрюшинно вводили 18 мг/кг или 180 мг/кг бутанолового экстракта женьшеня, либо 150 мг/кг вальпроата Контрольные крысы (группа ЭС) получали физраствор.

Также был исследован эффект хронического введения экстракта женьшеня на мозг крысы после ЭС. В этой серии экспериментов крысам вводили экстракт женьшеня через 1 час после купирования судорог, а затем в течение 4 недель ежедневно в дозе 18 мг/кг. Крысам контрольной группы вводили эквивалентные объемы физраствора.

Статистическая обработка результатов

Полученные данные статистически обрабатывали с помощью пакета программ Statistica 6.0. Полученные выборки данных были проверены на нормальность распределения. Применяли t-критерий Стьюдента для связанных и несвязанных выборок, U-критерий Манна-Уитни, критерий Вилкоксона, корреляционный анализ, точный критерий Фишера.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Анализ ранних и поздних последствий ЭС у крыс.

Визуальный анализ Т2-взвешенных МРТ изображений крыс с высоким разрешением. При визуальном исследовании томографических срезов на 2 день после ЭС желудочки мозга были заметно расширены практически у всех исследованных животных. Участки с повышенным сигналом обнаруживались, в основном, в гиппокампе, энторинальной коре, пириформной коре, и, в некоторых случаях, в неокортексе. На 7 день эти изменения были значительно менее выраженными. В общую площадь зон с повышенным сигналом вошла площадь желудочков мозга, которые в данном режиме выглядят светлыми из-за интенсивного сигнала от ликвора. К 30 дню после ЭС происходило заметное увеличение желудочков по сравнению с 7 днем после ЭС, редукция гиппокампа и образование в нем новых областей с пониженным сигналом. У трех крыс были обнаружены области с усиленным сигналом в пириформной коре.

Изменение объема гиппокампа крыс после ЭС. На 2 день после длительной эпилептической активности объем гиппокампа заметно увеличен по сравнению с исходным гиппокампальным объемом. На 7 день после ЭС объем гиппокампа у крыс, перенесших длительные судороги, не отличался от исходного, измеренного до ЭС. К 30 дню после ЭС

[ 130 | 120 | 110 ! 100

Объем гиппокампа крыс

происходило уменьшение объема гиппокампа (рис. 1). Редукция гиппокампа составила приблизительно 18% от первоначального объема.

Изменение времени релаксации Т? в различных структурах мозга крыс после ЭС. На 2 день после ЭС время релаксации Тг в дорсальном и вентральном гиппокампе достоверно увеличивалось по сравнению со значениями, измеренными до ЭС, и значениями, полученными для контрольных крыс. На 7 день после ЭС время релаксации заметно

уменьшилось и не отличалось от значения, полученного до ЭС. На 30 день после ЭС Т2 практически не изменилось по сравнению с Т2 на 7 день после ЭС и не отличалось достоверно от исходного значения, полученного до ЭС. В то же время, у крыс контрольной группы, которые подвергались тем же манипуляциям, что и крысы, перенесшие ЭС, но не получали пилокарпин и не переносили длительных Рис.1. Изменение объема гиппокампа СУД°Р0Г> вРемя релаксации Т2 практически не крыс после ЭС (п = 20) по сравнению с менялось в период, в который проводились исходным объемом, измеренным до МРТ-исследования (рис.2). ЭС и объемом гиппокампа здоровых крыс (п = 15). ** - достоверное отличие по сравнению с объемом, измеренным до ЭС, р < 0,001; ## -

до ЭС день 2 день 7 —♦—контроль ~®-~ЭС

о 65

г 60

Время релаксации Т2 в

дорсальном гиппокампе

.........................—......**##..............

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней —•—контроль —И—ЭС

Время релаксации Т2 в вентральном гиппокампе

80 75 70

, 65

5 60 ■55 50 45 40

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней —в—контроль —»~ЭС

Рис.2. Время релаксации Тг в вентральном (А) и дорсальном (Б) гиппокампе крыс до ЭС и через 2, 7 и 30 дней после ЭС (п = 16) и Т2 в гиппокампе здоровых крыс (п = 14), измеренное в те же дни. ** - достоверное отличие по сравнению со значением, измеренным до ЭС, р < 0,001; # - достоверное отличие от контроля, р < 0.05; ## - достоверное отличие от контроля, р < 0.001.

Время релаксации Т2 в энтормнальной коре

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней —♦—контроль —«■—ЗС

100 90 80 . 70 60 50 40

Время релаксации Т2 в

пириформной коре

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней —•—контроль ~~«"—ЭС

Время релаксации Т2 в миндалине

100 90 80 . 70 60 50 40

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней —♦—контроль —ЯН-ЭС

Время релаксации Т2 в таламусе

100------------

90 80 70 50 50 40

##-

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней контроль ЭС

Время релаксации Т2 в префронтальной коре

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней - » контроль -"^""-ЭС

Время релаксации Т2 в ретросгшениальной коре

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней + контроль НВ-~ЭС

Д Е

Рис.3. Время релаксации Т2 в энторинальной коре (А), пириформной коре (Б), миндалине (В), таламусе (Г), префронтальной коре (Д), ретросплениальной коре (Е) крыс, перенесших ЭС (п = 16), до ЭС и через 2, 7 и 30 дней после ЭС, и здоровых крыс (контроль, п = 14) в те же дни. * - достоверное отличие по сравнению со значением, измеренным до ЭС, р < 0,05; ** - достоверное отличие по сравнению со значением, измеренным до ЭС, р < 0,001; # - достоверное отличие от контроля, р < 0.05; ## - достоверное отличие от контроля, р< 0.001.

Как и в гиппокампе, в энторинальной коре, пириформной коре, миндалине и таламусе на 2 день после ЭС было обнаружено значительное увеличение времени релаксации Т2 по сравнению с Т2 в этих структурах, измеренным перед ЭС. На 7 и 30 дни после ЭС Т2 не отличалось от исходных значений, полученных до ЭС, и не отличалось от Т2 в соответствующих структурах контрольных крыс (рис.3 А, Б, В). В таламусе крыс, перенесших ЭС, увеличение Т2 на 2 день после ЭС было менее выраженным, чем в других структурах (рис. ЗГ).

В префронтальной коре у крыс, перенесших длительные судороги, на 7 день после ЭС было обнаружено небольшое, но статистически значимое увеличение времени релаксации Т2 по сравнению с исходным значением, измеренным до ЭС. На 30 день после ЭС время релаксации Т2 в префронтальной коре также было больше, чем до ЭС, однако это различие не являлось достоверным. В ретросплениальной коре на 2 день после ЭС наблюдалось достоверное уменьшение времени релаксации Т2 по сравнению с исходными значениями, измеренными до ЭС, и по сравнению с временем релаксации Т2 в ретросплениальной коре контрольных крыс. На 7 и 30 дни у крыс, перенесших ЭС, время релаксации Т2 в данной структуре не отличалось от значений этого параметра, полученных до ЭС, и от его значений у крыс контрольной группы (рис. ЗД, Е).

Индивидуальная вариабельность степени повреждения мозга крыс после ЭС

У одних крыс зоны с усиленным сигналом были заметно обширнее, чем у других. Степень вовлечения структур мозга в

патологический процесс варьировала у разных животных из выборки.

Кластерный анализ выборки, состоящей из крыс,

перенесших ЭС и выживших в течение 1 месяца после ЭС (п=20), позволил разделить выборку, по крайней мере, на две группы: крысы с более выраженными

повреждениями (п=10) и с менее выраженными повреждениями (п=8) мозга, выявляемыми после ЭС. Степень повреждения мозга оценивали по площади зон с усиленным сигналом, которые в режиме Т2 RARE выглядят светлее, чем участки нормальной ткани. Общая площадь зон с усиленным сигналом у крыс этих групп достоверно различалась на 2 и 30 дни после ЭС (рис.4). Выраженность последствий ЭС, выявляемая на МРТ, по-видимому, не

Общее повреждение мозга

доЭС день 2 день 7 день 30

и кластер 1 * кластер 2

Рис.4. Общая площадь зон с усиленным сигналом на МРТ-изображениях мозга крыс, полученных до ЭС и на 2, 7 и 30 дни после ЭС. Кластер 1 - крысы с более выраженными повреждениями мозга (п = 10), кластер 2 -крысы с менее выраженными повреждениями мозга (п = 8). * достоверное различие между группами при р < 0,05.

была связана с различиями по тяжести судорог во время ЭС, так как средний балл судорог, определяемый ежеминутно по шкале Racine у крыс этих групп достоверно не отличался.

Время релаксации Т2 в различных структур мозга крыс с разной степенью повреждения мозга после ЭС.

Время релаксации Т2 в вентральном гиппокампе

до ЭС 2 дня 7 дней ЗО дней

—^-крысыс более выраженными

повреждениями мозга —»—крысы с менее выраженными повреждениями мозга

Время релаксации Т2 в дорсальном гиппокампе

до ЭС 2 дня 7 дней ЗО дней

* крысы с более выраженными

повреждениями мозга -•-»крысы с менее выраженными

повреждениями мозга_

Время релаксации Т2 в энторинальной коре

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней — крысы с более выраженными

повреждениями мозга »-крысы с менее выраженными повреждениями мозга

Время релаксации Т2 в пириформной коре

доЭС 2 дня 7 дней 30 дней

» крысы с более выраженными повреждениями мозга —й-—крысы с менее выраженными повреждениями мозга

Время релаксации T2 в таламусе

65 --

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней

—о.......крысы с более выраженными

повреждениями мозга —в—крысы с менее выраженными повреждениями мозга

Время релаксации Т2 в миндалине

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней -крысы с более выраженными

повреждениями мозга -крысы с менее выраженными повреждениями мозга

Д Е

Рис.5. Время релаксации Т2 в дорсальном (А) и вентральном (Б) гиппокампе, энторинальной (В) и пириформной (Г) коре, таламусе (Д) и миндалине (Е) до ЭС, через 2 дня, 7 дней и 30 дне после ЭС у крыс с более выраженными повреждениями мозга (п=9) и у крыс с менее выраженными повреждениями мозга (п=6). *р < 0,05.

Анализ Т2-карт с вычислением времени релаксации Т2 в ряде структур мозга выявил, что в вентральном и дорсальном гиппокампе у крыс с более выраженными повреждениями мозга время релаксации Т2 достоверно больше, чем у крыс с менее выраженными повреждениями. Через 30 дней после ЭС было обнаружено, что в дорсальном и вентральном гиппокампе Т2 у крыс с более выраженными повреждениями мозга снова увеличилось по сравнению со значением, полученным до ЭС, в то время как у крыс с менее выраженными повреждениями оно не отличалось от значений, полученных у этих крыс в норме до ЭС (рис.5 А, Б). В пириформной коре и таламусе крыс с более выраженными повреждениями мозга время релаксации Т2 на 2 день было также достоверно больше, чем у крыс с менее выраженными повреждениями (рис. 5 Г, Д). В миндалине достоверные различия по Т2 между группами были обнаружены на 2 и 7 дни после ЭС (рис. 5 Е).

В отличие от гиппокампа, в энторинальной коре время релаксации Т2 на 2, 7 и 30 дни после ЭС было одинаковым у крыс с более выраженными и менее выраженными повреждениями мозга (рис.5 В).

Корреляции между ранними обратимыми изменениями в структурах мозга крысы и более поздними структурными нарушениями, выявляемыми при помощи МРТ

Зависимость между временем релаксации Т2 в гиппокампе в острую Фазу после ЭС и последующей редукцией гиппокампа. Анализ зависимости между временем релаксации Т2, измеренным на 2 день после ЭС в дорсальном и вентральном гиппокампе, и гиппокампальным объемом на 2 день после ЭС показал, что Т2 в дорсальном гиппокампе положительно коррелирует с объемом гиппокампа (коэффициент Пирсона г = 0,55; р < 0,05), т.е. чем больше выражен отек гиппокампа в острую фазу после ЭС, тем больше время релаксации Т2 в этой структуре.

Время релаксации Т2 в вентральном гиппокампе на 2 день после ЭС положительно коррелирует с временем релаксации Т2 в вентральном гиппокампе, измеренным на 30 день после ЭС (коэффициент Пирсона г = 0,64; р < 0,05). Таким образом, чем сильнее увеличивается время релаксации Т2 в острую фазу после ЭС, тем больше время релаксации Т2, измеренное через 30 дней после ЭС. Аналогичные корреляции были обнаружены для пириформной и поясной коры, коэффициент Пирсона г = 0,82 и 0,81 соответственно; р < 0,05. В энторинальной коре была обнаружена отрицательная корреляция между временем релаксации Т2 на 2 и 30 дни после ЭС, коэффициент Пирсона г = -0,76; р < 0,05.

Время релаксации Т2 в острый период после ЭС (на 2 сутки) в вентральном и дорсальном гиппокампе отрицательно коррелирует с гиппокампальным объемом, измеренным через 30 дней после ЭС (коэффициент Пирсона г = -0,77 и -0,68 соответственно; р < 0,05).

Таким образом, несмотря на обратимость острого увеличения времени релаксации Т2, значение Т2 в острый период после ЭС может являться маркером, позволяющим оценить степень отставленных повреждений гиппокампа и парагиппокампальных структур, которые можно выявить через 30 дней после ЭС.

Отставленные последствия длительных судорог: поведенческие нарушения у крыс после ЭС

Поведение в открытом поле. Адаптация в открытом поле. В первой 5-минутной сессии у крыс, перенесших ЭС, была выявлена повышенная активность по сравнению с контрольными крысами, которые подвергались тем же манипуляциям, что и крысы из опытной группы, но не получали пилокарпин и не переносили длительных судорог. Так, количество пересеченных периферических и центральных секторов у крыс, перенесших ЭС, было достоверно больше, чем у контрольных крыс (рис. 6 А, Б). Общая и средняя длительность стоек у крыс, перенесших ЭС, и контрольных крыс в первой сессии достоверно не различались (рис. 6 В, Г).

Адаптация в новой обстановке. Было обнаружено, что активность контрольных крыс в открытом поле уменьшалась при повторении сессий в открытом поле. Уменьшалось количество пройденных периферических и центральных секторов, т. е. снижалась горизонтальная локомоторная активность (рис.). Также уменьшалась общая длительность стоек, причем в 3 сессии общая длительность стоек была достоверно меньше, чем в 1 сессии (рис.). У крыс, перенесших ЭС, количество пересеченных секторов у стенки и в центре арены не изменялось при повторных помещениях крыс в открытое поле и оставалось достоверно больше, чем у крыс контрольной группы. Общая длительность стоек также не изменялась при повторении сессий в открытом поле. Так как в то же время у контрольных крыс длительность стоек уменьшалась, во второй и третьей сессии в открытом поле общая длительность стоек у крыс после ЭС была достоверно больше, чем у здоровых крыс (рис.). Кроме того, в третьей сессии у крыс, перенесших ЭС, средняя длительность стоек была меньше, чем у контрольных крыс.

Зависимость между изменениями в структурах мозга крыс, выявляемых на МРТ и поведенческими нарушениями

При исследовании зависимости между активностью в новом окружении и временем релаксации Тг в гиппокампе, энторинальной и пириформной коре на 2, 7 и 30 дни после ЭС, достоверных корреляций обнаружено не было. Таким образом, можно предположить, что раннее изменение Тг после ЭС в этих структурах не является маркером последующего развития гиперактивности в ОП и нарушения адаптации к новизне. Время релаксации Т2 в этих структурах в хронический период также не связано с поведенческими нарушениями в ОП.

Пройдено периферических секторов

О.80

о £

сессия 1 сессия 2 сессия 3

□контроль и ЭС

Пройдено центральных секторов

2 б

П п П

сессия 1 сессия 2 сессия 3 □контроль *ЭС

о 30

® 20

Общая длительность стоек

сессия 1 сессия 2 сессия 3 Оконтроль «ЭС

Средняя длительность стоек

1.6 1,4

. С.в 0,6 0.4 02 0

сессия 1 сессия 2 сессия 3 □ контроль «ЭС

в г

Рис.6. Число пройденных секторов у стенки (А) и в центре арены (Б), общая (В) и средняя (Г) длительность стоек у крыс, перенесших ЭС (ЭС), п = 14, и здоровых крыс (контроль), п = 11, во время трех 5-минутных сессий в открытом поле с интервалом в 24 часа. * достоверное различие между группами при р < 0,05; # достоверное различие между сессиями, р < 0,05.

Анализ зависимости между Т2 в миндалине на 30 день после ЭС и суммарной локомоторной активностью в первой сессии в открытом поле показал, что время релаксации Т2, измеренное на 30 день после ЭС, отрицательно коррелирует с суммарной локомоторной активностью в открытом поле (коэффициент Спирмена -0,73; р < 0.05).

Время релаксации Тг в ретросплениальной коре, как и в миндалине, на 2 и 7 дни после ЭС не коррелировало с параметрами активности в ОП. Однако была обнаружена отрицательная корреляция между временем релаксации Т2 на 30 день после ЭС вертикальной активностью (общей продолжительностью стоек) в ОП (коэффициент Спирмена -0,56; р < 0.05).

Корреляционный анализ зависимости между параметрами активности в ОП и временем релаксации Тг показал, что значения Тг, полученные на 2 и 7 дни после ЭС не коррелируют ни с одним параметром активности в открытом поле. Однако время

релаксации Т2 в префронтальной коре на 30 день после ЭС положительно коррелировало с уменьшением суммарной локомоторной активности в открытом поле (коэффициент Спирмена 0,68; р < 0.05), которое оценивали как разность между суммарным количеством квадратов в центре и у стенки арены, пройденным крысами в третью и в первую сессии в открытом поле.

Развитие депрессивного поведения у крыс после ЭС

Тест «принудительное плавание». Крысы, перенесшие ЭС, в тесте принудительного плавания демонстрировали гиперактивность. Общая продолжительность замирания у крыс, перенесших ЭС, была достоверно меньше, чем у крыс контрольной группы. Напротив, продолжительность активного плавания/карабканья у экспериментальных крыс была достоверно больше, чем у контрольных крыс

Тест на вкусовое предпочтение. Все животные, которые потребляли приблизительно одинаковые объемы воды и раствора сахарозы, т.е. демонстрировали отсутствие вкусовых предпочтений, или ангедонию, попали в группу с более выраженными повреждениями мозга. В то же время в группе с менее выраженными повреждениями мозга не было ни одной крысы, демонстрирующей отсутствие вкусового предпочтения.

Применение МРТ мозга крыс для оценки эффективности нейропротекторных препаратов

Эффект предварительного хронического введения гликозидов женьшеня на тяжесть

^Сравнение протекания судорожных приступов у не получавших экстракт женьшеня, показало, что тяжесть судорог у крыс, получавших препарат, достоверно ниже, чем у контрольных животных, суммарная длительность тяжелых судорог 4 (тонические судорог тела, клонус конечностей) и 5 стадий (тяжелые тонико-клонические судороги с потерей позы) была достоверно меньше у крыс, которые предварительно получали экстракт культуры клеток корня женьшеня, чем у крыс, получавших физраствор (рис. 7).Было обнаружено, что степень повреждения мозга была меньше у Рис. 7. Продолжительность тяжелых крыс, которые предварительно получали тонических судорог с клонусом экстракт женьшеня в течение 4 недель (рис.8), конечностей (стадия 4) и генерализованных тонико-клонических судорог (стадия 5) у крыс, получавших гинзенозиды (Гин) или физраствор (ЭС) в течение 4 недель.* р < 0,05.

протекания и ранние последствия ЭС

крыс, предварительно получавших и

Общая продолжительность 4 и 5 стадий

30 Т

i 25

¿20 0

¿15-

Щ ю о * Т

1 5 нВ

ЭС Гин

Не только степень, но и характер повреждения мозга различался в группах крыс, получавших и не получавших экстракт

женьшеня. У крыс, получавших гинзенозиды, наблюдалось расширение желудочков и усиление сигнала (режим Тг) в пириформной и

энторинальной коре, у некоторых - в гиппокампе, однако в других структурах заметных нарушений не

обнаружено. У крыс, не получавших гинзенозиды, выявлены поврежденные участки в гиппокампе, таламусе, миндалине, а также значительное расширение 3 желудочка. Таким образом, через 2 суток после ЭС у крыс, получавших экстракт женьшеня, повреждения мозга были менее выраженными, чем у крыс, не получавших препарат, и выявлялись в основном в гиппокампе, пириформной и эторинальной коре, и не обнаруживались в миндалине и таламусе.

Эффект однократного введения различных доз экстракта корня женьшеня и конвенционального противоэпилептического препарата Конвулекса на ранние и отставленные последствия ЭС.

Общее повреждение ллозга крыс

о <ч 180 ---

§ Е 1М> I I

§ 1" 140 -т---^—

£-¡100--- - Ухи*---* —

II-----1|||

|| 1° ШШШШт Й НЕ Й I

доЭС 2 дня 7 дней 30 дней

■ контроль шЭС *вш18 Ие1п180 «УРА

Рис.9. Общая площадь участков с повышенным сигналом на МРТ-изображениях мозга крыс, полученных до ЭС и на 2, 7 и 30 день после ЭС у интактных крыс (контроль, п=14), у крыс, получивших физраствор (ЭС, п=20); крыс, получивших 18 мг/кг экстракта женьшеня ^¡п18, п=11); крыс, получивших 180 мг/кг экстракта женьшеня ^¡п180, п=3); крыс, получавших вальпроевую кислоту (УРА, п=7) через 30 мин после купирования ЭС паральдегидом. * достоверное отличие от контроля при р < 0,05. # достоверное различие между группами, р < 0,05.

Рис.8.. Томографические срезы мозга крыс через 2 суток после ЭС, режим Т2 RARE. А, Б - мозг интактной крысы; В, Г - мозг крысы, не получавшей гинзенозиды; Д, Е - мозг крысы, получавшей гинзенозиды в течение 4 недель. В верхнем ряду представлены срезы, полученные на уровне, приблизительно соответствующем АР -3,6 мм; в нижнем ряду - АР -5,3 мм от брегмы (Paxinos, Watson, 1998). Hip -гиппокамп; Pir - пири<Ьормная кора; Ent - энторинальная

Было установлено, что введение экстракта культуры корня женьшеня в дозе 18 мг/кг через 30 мин после купирования ЭС уменьшает острые изменения в мозге крыс, индуцируемые длительной судорожной активностью и выявляемые на МРТ-изображениях через 2 и 7 дней после ЭС. В то же время введение 180 мг/кг экстракта и 150 мг/кг вальпроата не оказывало такого эффекта (рис.9).

Изменение времени релаксации Тт v крыс, получавших гликозиды женьшеня. При анализе Тг-карт мозга крыс, получивших экстракт женьшеня через 30 мин после купирования ЭС, было обнаружено, что у крыс, получивших 18 или 180 мг/кг экстракта женьшеня, время релаксации Тг в гиппокампе на 2 день после ЭС было достоверно меньше, чем у крыс, получивших физраствор.

Время релаксации Т2 в вентральном гиппокампе

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней ^—контроль — st- ЭС

--**--gin180

Время релаксации Т2 в дорсальном гиппокампе

до ЭС 2 дня 7 дней 30 дней -о— контроль — ЭС

—чк—gin 18

*s--gin180

А Б

Рис.10. Время релаксации Т2 в дорсальном (А) и вентральном (Б) гиппокампе интактных крыс (контроль, п=14) и крыс, получивших 18 мг/кг (§ш18, п=11), 180 мг/кг (§т180, п=3) экстракта культуры клеток корня женьшеня или физраствор (ЭС, п=20) через 30 мин после купирования судорог, измеренное до ЭС, на 2, 7 и 30 день после ЭС. * р < 0,05.

В дорсальном гиппокампе крыс, получивших физраствор, увеличенное время релаксации было обнаружено также на 7 день после ЭС, в то время как у крыс, получивших экстракт культуры корня женьшеня Т2 уменьшалось до первоначальных значений. На 30 день после ЭС по времени релаксации Т2 в вентральном гиппокампе достоверных различий между опытными и контрольными крысами обнаружено не было (рис.10). В энторинальной и пириформной коре время релаксации Т2 увеличивалось одинаково у крыс, которым вводили экстракт культуры клеток корня женьшеня или физраствор.

Объем гиппокэмпэ крыс

Изменение объема гиппокампа после ЭС. Уменьшение объема гиппокампа у крыс, получавших экстракт женьшеня, и у крыс, получавших физраствор, достоверно не различалось, хотя было менее выражено у крыс, получавших экстракт женьшеня (рис.11). Наиболее выраженная редукция гиппокампа была выявлена у крыс, получивших вальпроевую кислоту. Объем гиппокампа у этих крыс не отличался от объема гиппокампа животных, получавших физраствор, однако был достоверно меньше, чем у крыс, получивших экстракт женьшеня.

Эффект хронического введения экстракта корня женьшеня на развитие повреждений головного мозга крысы после ЭС. У крыс, получавших экстракт женьшеня, площадь зон с усиленным сигналом ни на 7, ни на 30 день после ЭС не отличалась от этой величины у крыс,

140 in 130 | 120 га 110

I 100

| 90

I ВО

1Ш III If,

ВЭС Qgjn IS Ш ginlSO

Рис.11. Объем гиппокампа, измеренный до ЭС и на 2 и 30 дни после ЭС у интактных крыс (контроль, п=14), у крыс, получивших физраствор (ЭС, п=20); крыс, получивших 18 мг/кг экстракта женьшеня (ginl8, п=11); крыс, получивших 180 мг/кг экстракта женьшеня (gin 180, п=3); крыс, получавших вальпроевую кислоту (VPА, п=7) через 30 мин после купирования ЭС паральдегидом. * достоверное отличие от контроля при р < 0,05, # достоверное различие между группами при р < 0,05.

Общее повреждение мозга крыс после ЭС при хроническом введении экстракта я

Объем гиппокампа

I °

мои.

дней ЗОдней

ЭС7дкей ЭСЗОд

gin!8 7 fliolE

? KOHTtenbSO ЭС7дней ЭСЗйдней Щп187лкей я!п1ЙЭйдни

Рис. 12. Общая площадь областей с усиленным сигналом в мозге крыс, получавших 18 мг/кг экстракта культуры клеток корня женьшеня (§т18, п = 7) или физраствор (ЭС, п = 7) и интактных крыс (контроль, п = 5) через 7 и 30 дней после ЭС. которые не получали пилокарпин и не

Рис. 13. Объем гиппокампа крыс, получавших 18 мг/кг экстракта культуры клеток корня женьшеня ^ш18, п = 7) или физраствор (ЭС, п = 7) и интактных крыс (контроль, п = 5) через 7 и 30 дней после ЭС. * достоверное отличие от контроля при р < 0.05.

переносили длительных судорог. В то же время, у крыс, перенесших ЭС и получавших физраствор, общая площадь зон с усиленным сигналом была достоверно больше, чем у крыс из контрольной группы (рис.12). Таким образом, хроническое введение экстракта женьшеня после эпизода ЭС уменьшало степень общего повреждения мозга крыс в результате длительных судорог. Через 30 дней гиппокамп крыс, перенесших ЭС и получавших физраствор, достоверно уменьшился по сравнению с контролем и объемом гиппокампа, измеренным через 7 дней после ЭС. В то же время, объем гиппокампа крыс, получавших экстракт женьшеня, достоверно не изменился по сравнению с объемом гиппокампа, измеренным через 7 дней после ЭС (рис.13). Таким образом, хроническое введение экстракта культуры клеток корня женьшеня, по крайней мере, частично предотвращало развитие склероза гиппокампа, сопровождающееся уменьшением его объема.

ОБСУЖДЕНИЕ

В работе исследована динамика происходящих после ЭС изменений в мозге крыс и взаимосвязь между ранними и отставленными изменениями.

Области с увеличенным временем релаксации Тг в ранний период после ЭС топографически соответствуют областям, в которых выявляются поврежденные в результате длительной судорожной активности нейроны (Turski et al. 1983; Covolan, Mello, 2000; Fabene et al., 2003; Covolan, Mello, 2006), т.е. распределение зон с увеличенным временем релаксации Т2 в мозге на 2 день после ЭС совпадает с зонами, наиболее чувствительными к воздействию длительной судорожной активности, в которых в первую очередь происходит повреждение нейронов.

Согласно полученным в данной работе результатам, время релаксации Ti, измеренное в гиппокампе на 2 день после ЭС, положительно коррелирует с гиппокампальным объемом в этот же период. Увеличение объема гиппокампа у крыс после ЭС по сравнению с исходным объемом и объемом гиппокампа у контрольных крыс, которые не переносили длительных судорог, может быть обусловлено накоплением жидкости в ткани, т.е. формированием отека. Изменение времени релаксации Тг связано с изменением микровязкости среды и ее состава и может отражать изменение содержания воды в ткани. Предполагается, что выявляемые в ранний период после ЭС изменения в различных структурах мозга, в частности, возрастание Т2 в лимбических структурах, обусловлены вызванными ЭС нарушениями микроциркуляции, инициации некроза и апоптоза, воспалением и формированием отека тканей. Все эти процессы являются следствием увеличения содержания воды и ионов в ткани, приводящему к изменению времени релаксации Т2.

Ранние изменения, выявляемые в лимбических структурах, практически исчезали к 7 дню после ЭС. Таким образом, в течение первой недели после ЭС завершаются острые процессы в гиппокампе, энторинальной и пириформной коре, миндалине и таламусе.

Согласно полученным нами данным, в этот период времени уже исчезает отек гиппокампа, но еще не происходит его редукция.

Результаты МРТ-исследования (редукция гиппокампа и увеличение времени релаксации Тг в гиппокампе на 30 день после ЭС) позволяют предположить развитие склероза гиппокампа у крыс через месяц после ЭС. Большое количество гистологических исследований мозга крыс в хронический период после ЭС подтверждает это предположения. Так, выраженные признаки нейродегенеративных процессов, включая атрофию и глиоз, наблюдались в гиппокампе, энторинальной коре, пириформной коре, некоторых ядрах миндалины и таламуса (Pitkanen, et al. 2002; Covolan, Mello 2006; Andre, et al., 2007).

Известно, что гибель нейронов в результате ЭС происходит и в неокортексе крыс (поясной извилине, ретросплениальной коре, соматосенсорной, зрительной и слуховой коре) (Covolan, Mello, 2000; Fabene et al., 2003; Andrioli et al., 2009). Отсутствие достоверных изменений времени релаксации Т2 в этих структурах в хронический период после ЭС может объясняться слабо выраженным глиозом в данных структурах, либо большой индивидуальной вариабельностью мозга крыс по чувствительности рассматриваемых структур к повреждению в результате ЭС.

Полученные в работе результаты свидетельствуют о том, что при помощи МРТ-исследования можно выявить различия в чувствительности структур мозга к повреждениям в результате длительного ЭС. Как и ожидалось, наиболее выраженные повреждения мозга крыс, перенесших литий-пилокарпиновый ЭС, наблюдаются в лимбических структурах, которые являются морфологическим субстратом ЭС в этой модели (Mello et al. 2006).

Степень повреждения мозга крыс после ЭС подвержена значительной индивидуальной изменчивости. При этом наиболее ярко выражены различия структурных изменений в тканях мозга, которые были выявлены в острый период после ЭС.

В данной работе было показано, что чем больше время релаксации Тг в гиппокампе при развитии острых повреждений тканей мозга в результате длительной судорожной активности, тем больше выражена редукция гиппокампа у крыс через месяц после ЭС. Полученные данные согласуются с результатами, полученными другими авторами (Choy et al. 2010). Эти результаты были дополнены тем, что в гиппокампе, пириформной коре, энторинальной коре и поясной коре крыс, перенесших ЭС, время релаксации Т2 на 2 день после ЭС положительно коррелирует с временем релаксации Т2 на 30 день после ЭС. Таким образом, время релаксации Т2 в гиппокампе крыс можно рассматривать не только как параметр, отражающий текущие изменения в ткани в результате повреждающего воздействия длительной судорожной активности, но и как маркер, предсказывающий степень отставленных структурных изменений, вызванных ЭС.

Поведенческие нарушения у крыс, перенесших ЭС, при тестировании в ОП. Согласно полученным в работе результатам, крысы, перенесшие ЭС, в хронический период демонстрируют повышенную моторную активность в незнакомой обстановке по сравнению с контрольными крысами. Хорошо известно, что новая обстановка вызывает у крыс

активацию исследовательского поведения, а также является стрессирующим фактором (Prut, Beizung, 2003). Более высокая горизонтальная локомоторная активность крыс, перенесших ЭС, по сравнению с крысами контрольной группы, может отражать их более выраженную реакцию на новизну.

Поведенческая адаптация в ОП. Адаптация в ОП является простейшей формой пространственного неассоциативного обучения. У крыс поведенческая адаптация к новизне выражается в снижении исследовательского поведения и эмоциональности (Cerbone, Sadile, 1994). В отличие от крыс контрольной группы, у крыс, перенесших ЭС, не происходило адаптации к новизне.

Полученные в работе результаты свидетельствуют о том, что ранние изменения в мозге, выявляемые при МРТ-исследовании, в лимбических структурах не являются маркером, предсказывающим развитие поведенческих нарушений в ОП и нарушений адаптации к новизне. Однако чем больше было время релаксации Т2 в миндалине на 30 день после ЭС, тем меньше локомоторная активность в новой обстановке. В ретросплениальной коре время релаксации Т2 на 30 день после ЭС отрицательно коррелировало с длительностью стоек в ОП. Хорошо известно, что миндалина участвует в поведенческих реакциях, связанных с формированием защитных условных рефлексов, связанных со страхом. Предполагается, что миндалина является одной из ключевых структур в оценке непосредственной угрозы и принимает участие в формировании поведенческой реакции на новизну и формировании эмоциональной и пространственной памяти. (Fiddick, 2011). Ретросплениальная кора играет роль в навигации при пространственном обучении, хотя ее роль в этих процессах остается дискуссионной (Cooper, Mizumori, 2001; Aggleton, 2004). Время релаксации Т2 в хронический период после ЭС в миндалине и ретросплениальной коре крыс, перенесших ЭС, может быть маркером структурных изменений в этих областях, которые участвуют в развитии поведенческих нарушений в ОП.

Также нами была обнаружена положительная корреляция времени релаксации Т2 в префронтальной коре на 30 день после ЭС с изменением локомоторной активности в третьей сессии по сравнению с первой. Известно, что поясная кора играет роль в консолидации и извлечении долговременной памяти при формировании реакции избегания, т.е. связанной с проявлениями страха и является одной из ключевых структур при оценке потенциальной угрозы и контроле когнитивных процессов путем модуляции поведенческих процессов, направленных на избегание риска (Frankland et al., 2004; Liu, et al. 2009; Brown, Braver, 2007; Fiddick, 2011).

Адаптация в новой обстановке и связанное с ней снижение исследовательской активности является сложным процессом, в который вовлечена реакция на новизну, включающая такие компоненты, как эмоциональность, активация исследовательского поведения, реакция на стресс. С другой стороны, в процессе поведенческой адаптации участвуют процессы обучения и консолидации памяти. Интересны результаты, свидетельствующие о том, что у крыс, перенесших ЭС, индивидуальные различия по степени структурных изменений в областях мозга, участвующих в этих процессах,

коррелируют с поведенческими проявлениями реакции на новизну и способности к неассоциативному пространственному обучению.

Таким образом, хотя острые изменения, выявляемые при МРТ-исследовании после литий-пилокарпинового ЭС, не являются маркерами, предсказывающими степень последующих поведенческих нарушений, связанных с реакцией на новизну и поведенческой адаптацией к ней. Время релаксации Тг в ряде структур в хронический период после ЭС может отражать структурные изменения в этих областях мозга, лежащие в основе наблюдаемых поведенческих нарушений.

Повреждение мозга в результате ЭС и депрессивное поведение Тест на вкусовое предпочтение показал, что у части крыс, перенесших ЭС, наблюдается отсутствие вкусового предпочтения - ангедония, которая может являться признаком депрессивного поведения (Epps and Weinshenker 2012), однако этот результат оказалось невозможным подтвердить результатами теста на принудительное плавание.

Результаты теста на вкусовое предпочтение позволяют предположить, что крысы с более выраженной степенью повреждений мозга, выявляемых при МРТ-исследовании, больше склонны к развитию депрессивного поведения, чем крысы с менее выраженными повреждениями мозга после ЭС, однако эти данные требуют дальнейшего подтверждения.

Противосудорожный эфффект предварительного хронического введения экстракта женьшеня

Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что хроническое предварительное введение экстракта культуры клеток корня женьшеня снижает тяжесть судорог при ЭС и уменьшает степень повреждения мозга крыс. Наиболее вероятно, что действующими компонентами бутанолового экстракта культуры клеток корня женьшеня являются гинзенозиды, для которых показан большой спектр эффектов на ЦНС. У крыс, получавших гинзенозиды, МРТ-исследование мозга выявило патологические изменения в меньшем числе структур, чем у крыс, не получавших гинзенозиды. Это свидетельствует о том, что хроническое введение экстракта корня женьшеня приводит к ингибированию распространения эпилептической активности при лимбических судорогах, инициируемых литием и пилокарпином.

Возможно несколько механизмов противосудорожного действия гинзенозидов. Показано, что гинзенозиды способны ингибировать NMDA-рецепторы, взаимодействуют со стероидные рецепторы в цитоплазме и, следовательно, изменяют экспрессию генов, а также модулируют активность ГАМК-ергической системы, связываясь с ГАМКд и ГАМКБ рецепторами (Attele, Wu et al. 1999, Kimura, Saunders et al. 1994). Так как было показано, что на литий-пилокарпиновой модели судорог однократное введение смеси, содержащей Rgl, Re, Rd, Re, Rbl, Rb2, Rf, гинзенозиды практически не влияют на ЭС (Chepurnov, Chepurnova et al. 2006), можно предположить, что наибольшую роль в ослаблении судорог играют их долговременные эффекты: влияние гинзенозидов на экспрессию генов, распределение рецепторов на мембране нейронов и синапсов, которые могут изменять возбудимость мозга и препятствовать развитию генерализованных судорог.

Влияние однократного введения экстракта культуры клеток корня женьшеня или вальнроата после ЭС на степень повреждения мозга. МРТ-исследование мозга крыс после ЭС показало, что введение экстракта женьшеня через 30 мин после купирования литий-пилокарпинового ЭС уменьшает степень острых изменений в мозге крыс, причем этот эффект пропадает при увеличении дозы. Также из полученных в работе результатов следует, что действующий компонент экстракта женьшеня специфически связывается в гиппокампе с нейронами, подавляя процессы, ведущие к развитию отека ткани, но не воздействуя на другие лимбические структуры.

В отличие от экстракта женьшеня, вальпроат не предотвращал развития отека в гиппокампе и ассоциированных структурах в острый период после ЭС. Редукция гиппокампа через 30 дней после ЭС была даже более выражена у крыс, получивших вальпроат, чем у крыс, получивших 18 мг/кг экстракта женьшеня.

Эффект хронического введения экстракта женьшеня на степень повреждений мозга в результате ЭС. В отличие от однократного введения, при хроническом введении экстракта женьшеня в течение месяца после ЭС, у крыс, получавших экстракт, не только наблюдалось уменьшение ранних изменений в мозге после ЭС по сравнению с крысами, получавшими физраствор, но и была менее выражена атрофия гиппокампа в хронический период после ЭС. Исходя из полученных результатов, можно предположить, что действующий компонент экстракта женьшеня до некоторой степени ингибирует развитие острых изменений в гиппокампе, но при этом не препятствует запуску патологических процессов, приводящих к отставленной гибели нейронов и атрофии гиппокампа. Однако хроническое введение экстракта женьшеня уменьшает редукцию гиппокампа, по-видимому, препятствуя процессам нейродегенерации, инициированным длительными судорогами.

ВЫВОДЫ

1. Крысы линии Вистар характеризуются большой индивидуальной вариабельностью по степени и распределению повреждений в структурах мозга (гиппокампе, пириформной коре, миндалине, таламусе), выявляемых при МРТ-исследовании после литий-пилокарпинового эпилептического статуса.

2. Время релаксации Тг, возрастание которого наблюдается в гиппокампе крыс в острый период после ЭС, является маркером, предсказывающим степень редукции гиппокампа, выявляемой в хронический период после ЭС.

3. В тесте «открытое поле» для крыс, перенесших ЭС, характерна гиперактивность в новой обстановке и нарушение долговременной поведенческой адаптации к новизне. Степень ранних изменений в мозге крыс, выявляемых при МРТ-исследовании, не коррелирует с этими нарушениями.

4. Время релаксации Т2 в миндалине, ретросплениальной и поясной коре коррелирует с параметрами поведенческой активности в открытом поле в хронический период после ЭС.

5. Однократное введение экстракта культуры клеток корня женьшеня ДАН-25 после ЭС уменьшает степень ранних изменений в гиппокампе, выявляемых при МРТ-исследовании мозга крыс на 2 день после ЭС, но не предотвращает развитие редукции гиппокампального объема.

6. Хроническое предварительное введение экстракта культуры клеток корня женьшеня ДАН-25 перед инициацией ЭС уменьшает тяжесть судорог во время ЭС, а его хроническое введение в течение 4 недель после ЭС достоверно уменьшает степень редукции гиппокампа через 30 дней после ЭС.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чепурнов С.А., Сулейманова Е.М., Гуляев М.В., Аббасова К.Р., Пирогов Ю.А., Чепурнова Н.Е. Нейропротекторы и эпилепсия // Успехи физиологических наук, 2012, Т. 43. №2. С. 55—71.

2. Mirina А.А., Sulejmanova Е.М., Chepurnova D.A. NMR-investigation of rats after severe epileptic convulsions // Progress in chemistry and biochemistry. Nova Science Publishers, 2009, p. 395-402

3. Редкозубова O.M., Мирина A.A., Чепурнова Д.А., Сулейманова Е.М., Дубина А.А. Магнитно-резонансная томография мозга молодых и старых крыс: последствия литий-пилокарпинового статуса // XX Съезд Физиологического общества имени И.П. Павлова. Тезисы докладов. Москва, 4-8 июня 2007 г., с. 390

4. Мирина А.А., Сулейманова Е.М., Чепурнова Д.А. МРТ-исследование крыс после тяжелых эпилептических судорог. // Труды седьмой ежегодной международной молодежной конференции ИБХФ-РАН-ВУЗы «Биохимическая физика». Москва, 12-14 ноября 2007 г., с. 210

5. Сулейманова Е.М., Мирина А.А., Аббасова К.Р., Чепурнова Н.Е. Противосудорожные эффекты женьшеня и гиперкапнии в условиях литий-пилокарпиновой модели эпилептического статуса у крыс // Научные труды II Съезда физиологов СНГ. Кишинэу, Молдова, 29-31 октября 2008 г., с. 76.

6. Suleimanova Е.М., Redkozubova О.М., Chepurnova N.E., Chepurnov S.A. Ginsenosides of ginseng influence on rat brain structural changes after status epilepticus. // Idiopatic generalized epilepsies (IGE): Developmental aspects; Bridging basic science and clinical research. Antalya, October 3-6 2007. Abstracts and program book, p. 64.

7. Suleymanova E.M., Chepurnova N.E., Gulyaev M.V. The chronic administratioin of ginsenosides after status epilepticus attenuates the brain damage caused by severe seizures // Program & Abstracts. The 10th international symposium on ginseng, Seoul, Korea, September 13 -16, 2010, p.169-170.

8. Sulcymanova E, Gulyaev M, Chepurnova N. MRI study of early and late consequences of prolonged seizures and effects of ginsenosides of ginseng on lithium-pilocarpine model of status epilepticus // 8th IBRO World Congress of Neuroscience, Florence, Italy, July 14 -18, 2011, Abstracts, B384.

9. Suleymanova E, Gulyaev M, Chepurnova N. Early and late MRI changes in rat brain after prolonged seizures and spatial memory impairment // SiNAPSA Neuroscience Conference 2011, Ljubljana, Slovenia, September 22 - 25, 2011, P.167.

10. Suleymanova E., Gulyaev M., Barkova A. & Chepurnova N. Early MRI changes in rat brain after status epilepticus and later morphological abnormalities and behavioral impairment // 8th FENS Forum of Neuroscience, Barcelona, Spain, July 14—18,2012, Abstracts, C171.

11. Suleymanova E., Gulyaev M., Barkova A., Chepurnova N.. Early and late MRI changes in rat brain after status epilepticus and behavioral impairment // Abstracts of the 10th European Congress on Epileptology. London, United Kingdom. September 30-0ctober 4, 2012. Epilepsia, 53(Suppl. 5), p.104,2012.

Заказ № 80-П/11/2012 Подписано в печать 22.11.2012 Тираж 100 экз. Усл. п.л.1,25

"Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таП: info@cfr.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сулейманова, Елена Мирзануровна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Эпилептический статус и его патофизиологические механизмы и последствия

Патофизиологические механизмы ЭС.

Механизмы повреждения мозга в результате судорожной активности.

Отставленные последствия ЭС. Нейродегенерация и эпилептогенез.

Литий-пилокарпиновая модель ЭС.

Поведенческие нарушения, вызываемые ЭС.

Структуры мозга, участвующие в механизмах обучения и памяти.

Влияние эпилептического статуса на поведение, процессы обучения и памяти.

Депрессия и эпилепсия.

Магнитно-резонансная томография (МРТ).

Физические основы метода.

Построение MP-томограммы.

Применение МРТ в диагностике и исследовании эпилепсии.

Антиэпилептические препараты - нейропротекторы.

Эффекты гликозидов женьшеня.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Литий-пилокарпиновая модель ЭС.

Магнитно-резонансная томография.

Процедура МРТ-исследования.

Режим T2-RARE.

Режим Т2-тар.

Обработка результатов МРТ-исследования.

Тг-взвешенные изображения с высоким разрешением.

Измерение объема гиппокампа.

Обработка Т2-карт.

Исследование отставленного эффекта длительной судорожной активности при ЭС: поведенческие нарушения.

Адаптация в открытом поле.

Тест «принудительное плавние».

Тест на вкусовое предпочтение.

Исследование нейропротекторного эффекта бутанолового экстракта культуры клеток корня женьшеня и конвенционального противоэпилептического препарата вальпроата.

Препараты.

Исследование антиконвульсантного и нейропротекторного эффекта экстракта культуры клеток корня женьшеня.

Статистическая обработка результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ.

1 Литий-пилокарпиновая модель ЭС у крыс и динамика изменения параметров МРТ.

Анализ ранних и поздних последствий ЭС у крыс.

Изменение времени релаксации Т2 в различных структурах мозга крыс после ЭС

Индивидуальная вариабельность степени повреждения мозга крыс после ЭС.

Время релаксации Т2 в различных структур мозга крыс с разной степенью повреждения мозга после ЭС.

Корреляции между ранними обратимыми изменениями в структурах мозга крысы и более поздними структурными нарушениями, выявляемыми при помощи МРТ.

Зависимость между временем релаксации Тг в гиппокампе в острую фазу после ЭС и последующей редукцией гиппокампа.

2. Отставленные последствия длительных судорог: поведенческие нарушения у крыс после ЭС.

Поведение в открытом поле. Адаптация в открытом поле.

Зависимость между изменениями в структурах мозга крыс, выявляемых на МРТ и поведенческими нарушениями.

Развитие депрессивного поведения у крыс после ЭС.

3. Применение МРТ мозга крыс для оценки эффективности нейропротекторных препаратов.

Эффект предварительного хронического введения гликозидов женьшеня на тяжесть протекания и ранние последствия ЭС.

Эффект хронического введения экстракта корня женьшеня на развитие повреждений головного мозга крысы после ЭС.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структурно-функциональный анализ последствий длительной судорожной активности и эффективности нейропротекторов у крыс методом магнитно-резонансной томографии"

Актуальность работы. В мире насчитывается 50 млн. больных эпилепсией (в России 800 тыс.), и лишь 60-70% пациентов с эпилепсией удается добиться контроля над припадками с помощью монотерапии 1 ряда (Петрухин и др., 2010). Кроме того, многие противоэпилептические препараты (ПЭП) обладают широким спектром побочных эффектов. При эпилепсии существует риск развития эпилептического статуса (ЭС) - состояния, при котором каждый последующий приступ возникает раньше, чем больной выходит из предыдущего, у него остаются выраженные нарушения сознания, гемодинамики, дыхания, гомеостаза на протяжении более 30 минут (Карлов, 2003). ЭС не только угрожает жизни человека, нарушая работу многих жизненно важных систем организма, но, при большой длительности судорог, приводит к запуску процессов, приводящих к апоптозу и некрозу нейронов в различных структурах головного мозга. Повреждение и гибель нейронов в головном мозге может привести к серьезным отставленным последствиям, таким как нарушение памяти и обучения, когнитивных функций, а также развитие хронической эпилепсии. Морфо-функциональные изменения, развивающиеся в мозге в результате ЭС, могут стать причиной развития эпилепсии височной доли.

Немногочисленны также работы, в которых анализируется корреляция между теми изменениями, которые выявляются с помощью МРТ, и поведенческими нарушениями.

Цель работы:

Исследовать возможность применения количественных и качественных параметров МРТ-исследований в качестве маркеров, предсказывающих отставленные изменения в мозге крыс после ЭС и ассоциированных с ними поведенческих нарушений, а также провести оценку эффективности нейропротекторных эффектов гликозидов женьшеня.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать динамику повреждения мозга крыс после литий-пилокарпинового ЭС, выявляемых с помощью МРТ на 2, 7 и 30 дни после ЭС.

2. Исследовать индивидуальную изменчивость выявляемых при МРТ-исследованиях патологических изменений в различных структурах мозга крысы в ранний и поздний периоды после ЭС.

3. Исследовать зависимость между ранними изменениями, выявляемыми в мозге крыс на 2 день после ЭС и поздними изменениями, выявляемыми на 30 день после ЭС.

4. Исследовать поведение крыс, перенесших ЭС в тесте «открытое поле» и их способность к поведенческой адаптации в «открытом поле». Провести анализ зависимости между параметрами повреждения мозга в разные периоды после ЭС, выявленных с помощью МРТ-исследования, и поведенческими нарушениями в открытом поле.

Научная новизна работы. Впервые был проведен анализ индивидуальных различий крыс линии Вистар по степени и распределению повреждений в различных структурах мозга после литий-пилокарпинового ЭС. Было обнаружено две группы крыс, достоверно различающиеся по интенсивности Тг-сигнала в гиппокампе, пириформной коре и миндалине. Было показано, что ранние обратимые изменения в гиппокампе крыс, выявляемые на МРТ через 2 суток после ЭС, коррелируют с поздними изменениями, выявляемыми через 30 дней после ЭС. Впервые было показано, что время релаксации Тг в миндалине и ретросплениальной коре на 30 день после ЭС коррелирует с активностью в открытом поле, а время релаксации Тг в префронтальной коре отрицательно коррелирует с уменьшением локомоторной активности при адаптации в открытом поле. Таким образом, было обнаружено, что время релаксации Т2 может быть маркером процессов, происходящих во время хронической фазы после ЭС и связанных с поведенческими нарушениями. С применением метода МРТ впервые было показано, что введение экстракта культуры корня женьшеня после длительных судорог снижает степень повреждения мозга крыс по сравнению с крысами, получавшими физ-раствор и вальпроат. Хроническое введение экстракта корня женьшеня в течение 4 недель после длительных судорог предотвращает вызванное ими уменьшение объема гиппокампа.

Положения, выносимые на защиту:

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Эпилептический статус и его патофизиологические механизмы и последствия

Эпилепсия является одним из самых распространенных неврологических заболеваний. Ее распространенность составляет не менее 5-8 случаев на 1000 у взрослых и 10 случаев на 1000 у детей (Мухин, et al., 2004). Согласно данным Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации в 2010 году с диагнозом «эпилепсия, эпилептический статус» было зарегистрировано 238,2 больных на 100 тыс. населения. Среди пациентов в возрасте от 0 до 14 лет этот показатель составлял 426,3 на 100 тыс. Рост заболеваемости наблюдается также у пожилых людей (Карлов, 2009). Особенную опасность представляет возможность развития у пациентов эпилептического статуса (ЭС), при котором каждый последующий приступ возникает раньше, чем больной выходит из предыдущего, у него остаются выраженные нарушения сознания, гемодинамики, дыхания, гомеостаза на протяжении более 30 минут. Основным критерием определения тяжести ЭС является частота припадков, исключающая полное восстановление сознания и способное привести к развитию комы (Карлов, 2003; Mello, et al., 2006).

Выделяют несколько типов ЭС: тонико-клонический ЭС, абсансный ЭС, парциальный ЭС. Развитие судорожного ЭС характерно для парциальных и вторично генерализованных эпилепсий. Бессудорожные формы ЭС чаще развиваются при идиопатической генерализованной эпилепсии. Типичный абсансный ЭС развивается у пациентов с идиопатической генерализованной эпилепсией, атипичный абсансный ЭС - у пациентов с энцефалопатиями, сопровождающимися вторично генерализованными припадками. Еще одна форма неконвульсивных ЭС - сложный парциальный абсансный ЭС, характерный для эпилепсии с парциальными припадками (Shorvon, Walker, 2005). Эти формы ЭС менее опасны, чем судорожный ЭС, однако могут представлять значительные трудности для диагностики (Карлов, 2003). У одного пациента может быть несколько различных типов приступов. Например, приступ, начавшись как простой парциальный, может трансформироваться в сложный парциальный, а затем во вторично генерализованный.

Судорожный синдром при ЭС может иметь различную этиологию. ЭС может быть как проявлением собственно эпилепсии, так и проявлением других патологий мозга. В связи с этим выделяют две формы возникновения ЭС (Карлов, 2003):

1) Собственно эпилептический статус

2) Симптоматический эпилептический статус: а) при органических заболеваниях мозга б) при острых и хронических интоксикациях

Причинами развития эпилептического статуса могут стать острые патологии мозга: травмы, опухоли головного мозга, инфекции нервной системы, цереброваскулярные заболевания, токсические и метаболические нарушения, гипертермия у детей. Также причиной может стать нарушение приема антиэпилептических препаратов. В 15 - 30% случаев причину определить не удается, диагностируется идиопатический эпилептический статус (Watson, 1991).

Встречаемость ЭС в различных областях в Европе и США составляет от 9,9 до 41 случая на 100 тыс. населения (Logroscino, et al., 2005). Прогноз пациента зависит от разнообразных факторов, таких как возраст, длительность ЭС, промежуток от инициации ЭС до начала терапии, адекватность лечения. Наиболее часто ЭС развивается у детей и у пациентов старше 60 лет. Чем длительнее судороги (более 1 часа), тем больше вероятность развития резистентности к противоэпилептическим препаратам, выше смертность и хуже прогноз для выживших пациентов (Logroscino, et al., 1997). Очень важным фактором является этиология ЭС. Наиболее часто летальный исход наступает после острого симптоматического статуса, при этом острое инфекционное поражение мозга или наличие цереброваскулярной патологии значительно ухудшает прогноз (Logroscino, et al., 2005; Neligan, Shorvon, 2010).

Судорожный эпилептический статус характеризуется тяжелой клинической картиной и создает непосредственную угрозу жизни больного. ЭС может развиваться внезапно, либо с постепенным учащением судорог. Главным патологическим фактором при ЭС является судорожный синдром, инициирующий развитие целого ряда расстройств. По характеру судорожного синдрома выделяют генерализованный, парциальный, односторонний ЭС (Карлов, 2003). Генерализованный ЭС встречается наиболее часто. В случае вторично генерализованного ЭС можно установить фокальное начало припадков. В других случаях генерализованный ЭС начинается внезапно, латерализовать припадки не удается. Выделяются тоническая и клоническая фазы припадка, соотношение которых может варьировать. Помимо тонико-клонической формы ЭС встречаются тоническая и клоническая формы ЭС.

Наиболее опасным является тонико-клонический ЭС, который является вторым по распространенности после инсульта экстренным неврологическим состоянием. Тонико-клонический ЭС характеризуется высоким риском смертельного исхода и большой вероятностью развития неврологических нарушений у выживших пациентов (Shorvon, 2012).

Патофизиологические механизмы ЭС

ЭС не является просто серией тяжелых судорог, а качественно новым самоподдерживающимся состоянием. Для понимания механизмов инициации и поддержания ЭС важны как данные клинических электрофизиологических и патоморфологических исследований, так и экспериментальные данные.

Наиболее часто ЭС возникает у больных с прогредиентным течением эпилепсии, которое проявляется учащением припадков, их полиморфизмом, т.е. с повышенной активностью эпилептогенных очагов. Электроэнцефалографические исследования показали преимущественное расположение эпилептогенного очага в височной и височно-лобной областях. Таким образом, можно считать важным условием возникновения ЭС наличие высокоактивного эпилептогенного очага, локализованного в височной или височно-лобной области. В развитии эпилептического статуса из серийных припадков могут играть роль расстройства дыхания по типу асфиксия (припадок) - гипервентиляция (постпароксизмальная стадия), состояние стойкой гипоксии при ЭС может рассматриваться как проконвульсантный фактор, играющий роль в поддержании ЭС (Карлов, 2003).

Данные электроэнцефалографических, морфологических исследований и исследований интенсивности метаболизма в различных структурах мозга позволяют предположить, что развитие ЭС происходит при повышении возбудимости лимбической системы. Было показано, что инициация эпилептической активности может происходить в гиппокампе, экстрагиппокампальных структурах (пириформной коре, миндалине) и, наиболее часто, диффузно, что позволило предположить об участии в установлении самоподдерживающегося ЭС обширной эпилептогенной сети нейронов. Метаболическая активация при судорожной активности наблюдается как в лимбических структурах - CAI, САЗ, зубчатой извилине, септуме, амигдале, пириформной и энторинальной коре, так и в структурах, обеспечивающих моторные проявления - nucleus accumbens, хвостатом ядре, скорлупе, ретикулярной части черной субстанции. Гибель нейронов наблюдается в этих же структурах. Предполагается, что структуры лимбической системы ответственны за инициацию ЭС, причем этот процесс при разных типах ЭС происходит сходным образом. Циркуляция возбуждения в лимбической системе приводит к активации различных нейронных путей и вовлечению нелимбических структур в эпилепическую активность. Дополнительные области активации различаются в зависимости от типа ЭС (Mazarati, et al., 2006; Wasterlain, Chen, 2008).

Инициация ЭС может происходить в силу разнообразных причин, когда происходит нарушение противоэпилептических механизмов, препятствующих неконтролируемой циркуляции возбуждения. В случае самоподдерживающегося ЭС даже при устранении причин, послуживших триггером для развития этого состояния, судороги продолжаются. Точные механизмы этого явления до сих пор неизвестны, однако существует несколько возможных объяснений. Предполагается, что адаптация ГАМК-ергической системы в условиях длительной судорожной активности может быть одним из таких механизмов. Уменьшение эффективности работы ГАМК-ергической системы приводит к ослаблению торможения и дальнейшему поддержанию эпилептической активности. Показано, что при длительной судорожной активности происходит уменьшение амплитуды ТПСП, вызванных активацией ГАМКд-рецепторов. Это может объясняться интернализацией ГАМКА-рецепторов, десенситизацией, изменениями выброса и захвата медиатора (Mazarati, et al., 2006). Действительно, при переходе от одиночных судорог к ЭС количество ГАМКд-рецепторов в гиппокампальных синапсах значительно уменьшается (Naylor, Wasterlain, 2005). Существует предположение, что уменьшение числа ГАМКд-рецепторов путем их эндоцитоза является основным механизмом подавления торможения. Интернализованные рецепторы в везикулах, покрытых клатрином, транспортируются в аппарат Гольджи, откуда они могут вернуться в мембрану, либо в лизосомы, где происходит их деградация. Уменьшение числа ГАМК-рецепторов может объяснять развитие при ЭС резистентности к бензодиазепинам (Mazarati, et al., 2006; Wasterlain, Chen, 2008; Wasterlain, et al., 2009).

Одновременно со снижением эффективности тормозных систем происходит активация возбуждающей системы за счет потенциации ответов NMDA-рецепторов. Наряду с интернализацией ГАМК-рецепторов происходит мобилизация и встраивание NMDA-рецепторов в синаптические мембраны, т.е. их плотность на

11 синаптической мембране увеличивается. Другой механизм потенциации связан с активацией пресинаптической Са2+"зависимой кальмодулин киназы II (СаМКП). При деполяризации активация NMDA-рецепторов приводит к увеличению внутриклеточной концентрации Са2+ , в присутствии которого происходит аутофосфорилирование СаМКН, в результате которого повышается активность киназы. Фосфорилирование белков продолжается, когда нет возбуждения и повышенного содержания Са2+. Фосфорилирование синапсина I и отсоединение фосфосинапсина I от синаптических пузырьков приводит к повышению выброса медиатора. Потенциация глутаматэргической системы может играть важную роль в поддержании эпилептической активности во время ЭС (Mazarati, et al., 2006).

Нужно отметить также, что длительная эпилептическая активность сопровождается изменениями ионного градиента. Происходит возрастание внеклеточного [К+], внутриклеточного [СГ]. Накопление внеклеточного К+ приводит к деполяризации мембран нейронов.

Предполагается, что подавление пресинаптического торможения, обусловленного ГАМКв-рецепторами, как и подавление ГАМКА-опосредованного торможения, играет роль в развитии долговременных последствий ЭС -установлении спонтанных судорог. Однако есть данные, что сокращение числа ГАМКв-рецепторов обнаруживается в течение короткого времени после ЭС. Система пресинаптического торможения, опосредуемая ГАМКв-рецепторами, участвует в «гетеросинаптическом» торможении, регулирующем передачу сигнала по окончаниям гиппокампальных моховидных волокон, составляющим основной вход из зубчатой извилины в гиппокамп. При этом активация одних групп волокон тормозит выброс медиатора из окончаний других групп волокон. Показано, что при ЭС наблюдается возрастание содержания ГАМК в моховидных волокнах, однако одновременно происходит сокращение количества ГАМКв-рецепторов. В результате ослабляется гетеросинаптическое торможение. Таким образом, сокращение числа ГАМКв-рецепторов также может играть роль в поддержании ЭС (Chandler, et al., 2003).

Механизмы повреждения мозга в результате судорожной активности

Повреждение мозга в результате длительных судорог было описано достаточно давно. В клинике при терапии генерализованных судорог пытались применять иммобилизацию пациентов с помощью миорелаксантов совместно с искусственной вентиляцией легких, однако эти мероприятия были неэффективны в случаях развития поражений мозга у таких пациентов (Epstein, O'Connor, 1966). Однако долгое время оставалось невыясненным, действительно ли гибель нервных клеток происходит в результате собственно эпилептической активности, так как ЭС сопровождается серьезными системными осложнениями - гипер- или гипотензией, гипогликемией, гипоксемией, ацидозом и др. (Карлов, 2003). Гистологические исследования мозга пациентов, погибших в результате ЭС, выявили гибель нейронов в мозге, глиоз в неокортексе, гиппокампальных полях CAI и САЗ, зубчатой борозде, миндалине, таламусе, а также гибель клеток Пуркинье в мозжечке, повреждение стриатума, гипоталамуса (DeGiorgio, et al., 1992; Mori, et al., 1992; Fujikawa, et al., 2000). Meldrum с соавт. (Meldrum, et al., 1973) показали, что в результате ЭС, вызванного бикукулином, у парализованных бабуинов с искусственно вентилируемыми легкими развиваются повреждения нейронов в неокортексе и гиппокампе, обусловленные собственно эпилептическими разрядами. При изучении мозга пациентов, умерших после ЭС, не сопровождающегося системными осложнениями, не имевших диагноза эпилепсии и патологий мозга, были обнаружены повреждения в гиппокампе (поля CAI, СА2, САЗ), зубчатой борозде, миндалине, пириформной и энторинальной коре (Fujikawa, et al., 2000). Таким образом, было показано, что гибель нейронов может происходить в результате длительной эпилептической активности вне зависимости от системных метаболических факторов.

Большое количество данных, полученных при исследовании экспериментальных моделей эпилептической активности у животных, подтверждает, что длительная судорожная активность вызывает гибель нейронов в различных структурах мозга (Ben-Ari, 1985; Turski, et al., 1989; Sankar, et al., 1998; Covolan, Mello, 2000; Fujikawa, et al., 2000). Даже кратковременные эпизоды индуцированного пилокарпином ЭС (5 мин) способны вызывать гибель нейронов в гиппокампе, эндопириформной и пириформной коре, некоторых ядрах амигдалярного комплекса (Mello, et al., 2006). Увеличение длительности ЭС приводит к более выраженным повреждениям, гибели клеток и в других структурах мозга (Lemos, Cavalheiro, 1995). В результате судорог продолжительностью 1 - 2 часа поврежденные нейроны выявляются в ядре ложа конечной полоски (п. bed stria terminalis), хвостатом ядре, некоторых ядрах таламуса и гипоталамуса и в IV и VI слоях неокортекса. Однако степень повреждений не имеет линейной зависимости от длительности ЭС, чувствительность к повреждающему воздействию судорожной активности неодинакова в различных структурах (Covolan, Mello, 2006).

Показано, что гибель клеток может происходить в результате и некроза, и апоптоза (Sankar, et al., 1998; Fujikawa, et al., 2000; Gorter, et al., 2003; Lopez-Meraz, et al., 2010), при этом, по-видимому, механизм клеточной гибели может зависеть как от экспериментальной модели, так и от возраста исследуемых животных. Предполагается, что путь клеточной смерти определяется, по крайней мере, двумя главными факторами: тяжестью ЭС и специфическими особенностями клеток, подвергающихся цитотоксическому воздействию. В ЦНС возможен смешанный путь нейродегенерации, когда запуск программируемой клеточной смерти с активацией каспаз приводит в конечном итоге к некротической гибели нейронов (Bonfoco, et al., 1995; Fujikawa, et al., 2000).

Повреждение структур мозга при ЭС связано с цитотоксическим эффектом длительной активации глутаматных AMP А- и NMDA-рецепторов, когда в клетку поступает большое количество ионов Са2+ (Choi, 1987; Scharfman, Schwartzkroin, 1989; Deshpande, et al., 2008). Следовательно, гибель нейронов при тяжелых судорогах происходит в результате Са2+ перегрузки. Высокое содержание Са2+ в цитоплазме приводит к генерации активных форм кислорода через активацию NO-синтазы, разобщению окислительного фосфорилирования в митохондриях, активации большого количества ферментов - липаз, протеаз, эндонуклеаз (Lipton, Rosenberg, 1994; Holmes, Ben-Ari, 2001). Выход цитохрома С из митохондрий приводит к активации каспаз. Эти процессы в конечном итоге приводят к клеточной смерти.

Повышение внутриклеточного уровня Са2+ может вызывать развитие рефрактерности ЭС, когда он практически не поддается купированию стандартными противоэпилептическими препаратами (Rice, DeLorenzo, 1999). В исследованиях на разных моделях, в том числе, на литий-пилокарпиновой модели ЭС, было показано, что неконкурентные блокаторы NMDA-рецепторов, такие как кетамин, фенциклидин и МК-801, способны предотвращать гибель нейронов, возникающей при эпилептической активности, т.е. NMDA-рецепторы играют ключевую роль в повреждении мозга в результате длительных судорог (Clifford, et al., 1990; Fujikawa, 1995; Rice, DeLorenzo, 1998).

Отставленные последствия ЭС. Нейродегенерация и эпилептогенез.

В настоящее время накоплено большое количество клинических и экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что длительная судорожная активность при ЭС может быть триггером, провоцирующим целый каскад патологических процессов, ведущих к развитию хронической эпилепсии, нарушениям памяти, депрессивным расстройствам.

Непрерывные судороги при ЭС действуют на мозг как мощный повреждающий фактор. После некоторого, вариабельного по длительности, латентного периода, наступает хроническая фаза, характеризующаяся появлением повторяющихся спонтанных судорог. В латентный период, когда еще не проявляются отставленные последствия ЭС, происходит ряд клеточных изменений: нейродегенерация, нейрогенез, глиоз, реорганизация синаптических связей, спрутинг аксонов, ангиогенез, изменения ионных каналов в мембране нейронов. Эти изменения приводят к развитию хронических функциональных нарушений мозга (рис. 1) (Рккапеп, Ьикаэшк, 2009).

Латентная фаза эпилептогенез

Нарушение ГЭ6 Ангиогенез

Реорганизация связей

Межклеточный метрике

Хроническая фаза

Воспаление

Нейрогенез

Каналопатии

Спрутинг аксонов

Нейродегенерация

Поведенческие И эмоциональные расстройства

Эпилепсия

Нарушения памяти

Задержка развития

Моторные нарушения

Резистентность к АЭП

Рис. 1. Клеточные изменения, происходящие в мозге после ЭС и приводящие к развитию различных функциональных нарушений, таких как эпилепсия, поведенческие, эмоциональные и когнитивные расстройства, моторные нарушения, задержка развития у детей, а также к формированию резистентности к антиэпилептическим препаратам (АЭП).

Длительные судороги вызывают нейродегенерацию и глиоз, наиболее выраженный в хилюсе, полях CAI и САЗ гиппокампа, миндалине, таламусе (Веп-Ari, 1985; Mello, et al., 1993; Fujikawa, et al., 2000). Клинические данные свидетельствуют, что перенесенные пациентом длительные судороги, в том числе, фебрильные судороги у детей, могут приводить к развитию мезиального височного склероза, который является одной из самых частых причин возникновения височной эпилепсии - одной из наиболее распространенных форм эпилепсии у детей и взрослых (Мухин, et al., 2008)

Гистологические исследования мозга пациентов, перенесших ЭС, выявили наличие у них склеротических изменений гиппокампа. Глиоз и атрофическая редукция, являющиеся патоморфологическим субстратом гиппокампального склероза, обнаруживаются у 50—70% пациентов после проведения амигдал-гиппокампэктомии по поводу резистентной эпилепсии (Федин, et al., 2006). Однако посмертные исследования и патоморфологическое изучение материала, полученного при проведении гиппокампэктомий, не дают возможности ответить на вопрос, являются ли эти изменения следствием длительной эпилептической активности, или связаны с последующим эпилептогенезом.

Исследование крыс с хронической эпилепсией после ЭС показало, что гибель нейронов в гиппокампе и парагиппокампальных структурах зависит только от длительности инициировавшего эпилептогенез ЭС, но не связана с частотой спонтанных судорог в хронический период после ЭС (Gorter, et al., 2003).

С развитием новых методов прижизненной визуализации структур головного мозга, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ), стало возможным проследить динамику изменений структур мозга после ЭС и при хронической эпилепсии. Серийные МРТ-исследования показали, что у пациентов, перенесших ЭС с последующим развитием хронической эпилепсии, в ряде случаев выявляются прогрессирующие морфологические нарушения головного мозга. У них наблюдается склероз и атрофия гиппокампа, редукция коры и увеличение объема мозговых желудочков (Wieshmann, et al., 1997; Herrmann, et al., 2006). У детей, перенесших эпизод длительных фебрильных судорог, на МРТ были выявлены острые патологии гиппокампа (усиление Тг сигнала, по-видимому, связанное с отеком), а через 4—8 месяцев у таких пациентов выявлялась значительно более выраженная, по сравнению с пациентами без фебрильных судорог в анамнезе, асимметрия гиппокампа (Scott, et al., 2003). В клинических исследованиях не всегда возможно с точностью установить, возникли ли подобные патологии до или после ЭС. Тем не менее, ряд данных, полученных на моделях ЭС, показал, что нейродегенеративные процессы в головном мозге крыс продолжаются в течение многих месяцев после перенесенных судорог (Roch, et al., 2002; Nairismagi, et al., 2004). Таким образом,

16 получены свидетельства того, что гибель нейронов инициируется в основном в результате непосредственно ЭС, и не связана с последующим эпилептогенезом и кратковременными спонтанными судорогами, однако процесс нейродегенерации может происходить в течение длительного времени после ЭС.

Помимо нейродегенерации в результате ЭС происходит также активация пролиферации предшественников нервных клеток в гиппокампе, которые могут дифференцироваться в нейробласты или глиальные клетки. Было показано, что даже относительно кратковременные эпизоды судорожной активности могут инициировать нейрогенез в зубчатой извилине крыс. Параллельно этому процессу происходит спрутинг моховидных волокон в зубчатой извилине. Предполагается, что аксоны новообразованных нейронов в поле САЗ гиппокампа и в зубчатой извилине принимают участие в формировании аберрантных связей в гиппокампальной формации при эпилептогенезе (Parent, Lowenstein, 1997; Parent, et al., 1997; Parent, 2007).

Еще одним выраженным последствием длительной судорожной активности является глиоз. Глиальные клетки выполняют множество функций: поддерживающую, питательную, поддержание баланса воды и ионов, регуляцию нервной передачи, регуляцию воспалительного ответа. Длительные судороги вызывают активацию астроцитов и микроглии, которые синтезируют большое количество провоспалительных цигокинов (IL-1, IL-6, TNF-a), которые, в свою очередь, активируют сигнальные пути, которые через транскрипционный фактор NFkB модулируют экспрессию генов, связанных с регуляцией клеточной гибели и выживания, реорганизации синапсов и пластичности. Кроме того, выброс цитокинов приводит к активации ряда киназ, фосфорилирующих потенциалзависимые и рецепторные ионные каналы, непосредственно воздействуя на возбудимость нейронов и судорожный порог (Vezzani, et al., 2011).

Таким образом, запускаемый пролонгированной судорожной активностью каскад процессов приводит к необратимым прогрессирующим изменениям, затрагивающим нейронные сети гиппокампа и других структур, которые могут давать вклад в эпилептогенез и развитие функциональных расстройств ЦНС. Конкретные механизмы развития хронической эпилепсии после ЭС и роль в нем описанных патологических процессов остаются невыясненными. Существует гипотеза, что гибель ГАМК-эргических интернейронов в результате ЭС приводит к недостаточности ГАМК-эргической системы, а гибель глутаматэргических нейронов, сопровождаемая спрутингом аксонов уцелевших нейронов и в, некоторых

17 областях мозга, нейрогенезом, приводит к формированию новых глутаматергических сетей. В условиях недостаточности торможения в этих сетях периодически может возникать спонтанная активность, которая и приводит к развитию эпилептического припадка (Ben-Ari, Dudek, 2010).

Литий-пилокарпиновая модель ЭС

Разработка экспериментальных моделей ЭС дала возможность не только тестировать новые противосудорожные препараты, но и более подробно исследовать механизмы возникновения и поддержания судорожной активности, а также изучать отставленные патологические процессы в мозге, инициируемые длительной эпилептической активностью.

Широкое распространение получили модели самоподдерживающегося ЭС на животных, когда судороги продолжаются в течение длительного времени независимо от инициирующего стимула. Самоподдерживающийся ЭС можно вызвать электрическим раздражением гиппокампа, латерального или базолатерального ядра миндалины или других структур лимбической системы, либо при помощи химических конвульсантов (пилокарпиновая и каинатная модели) (Loscher, 2002). Изучение этих моделей может помочь понять механизмы, лежащие в основе ЭС, способствовать улучшению методов лечения и предотвращения последствий ЭС.

В качестве хемоконвульсантов, инициирующих длительные судороги, используют стрихнин, пентилентетразол, бикукулин, пикротоксин, кокаин, пилокарпин, каинат и другие вещества. Они вызывают генерализованные клонические судороги с тонической фазой или без нее. Пилокарпиновая и каинатная модели ЭС получили широкое распространение при изучении механизмов, последствий и методов его лечения. Литий-пилокарпиновая модель является модификацией модели пилокарпиновых судорог, при которой ЭС индуцируется совместно литием и малыми дозами пилокарпина.

Пилокарпин является парасимпатомиметиком, функционирующим главным образом как мощный агонист М-холинорецепторов (Ml - М5). Семейство М-холинорецепторов отвечает за широкий спектр физиологических функций. Работы с использованием техники нокаута белков-рецепторов показали, что у мышей с нокаутом М1-рецепторов при введении пилокарпина судороги не развиваются, т.е. только данный подтип рецепторов ответственен за судороги, вызываемые пилокарпином.

Литий долгое время используется в клинике при лечении маниакально-депрессивного психоза. Показан широкий спектр эффектов лития при изучении поведения грызунов, а также на моделях агрессии, депрессии, шизофрении (O'Donnell, Gould, 2007).

Литий способен ингибировать ряд ферментов, содержащих магний в качестве кофактора. Одним из таких ферментов является инозитол монофосфат фосфатаза, которая катализирует последний этап превращения инозитолтрифосфата в инозитол. Таким образом, введение лития вызывает понижение содержания инозитола в клетках мозга, которое сопровождается повышением концентрации инозитол-1-фосфата. Литий вызывает также снижение содержания миоинозитола. Влияние лития на метаболизм фосфоинозитидов обуславливает его способность модулировать фосфоинозитидный сигнальный путь, снижая количество доступного для сигнальных каскадов фосфоинозитолдифосфата через снижение концентрации инозитола (Quiroz, et al., 2004). Гипотеза истощения инозитола, предполагающая, что такой эффект лития лежит в основе его ингибирующего действия на поведение, подтверждается большим количеством исследований (O'Donnell, Gould, 2007).

Литий повышает чувствительность к пилокарпину. Honchar с соавт. (1983) показали, что введение лития совместно с пилокарпином вызывает развитие ЭС (Honchar, et al., 1983). Предполагается, что в основе этого эффекта лития также может лежать его способность снижать содержание инозитола и миоинозитола. Так, введение миоинозитола блокирует развитие литий-пилокарпиновых судорог. Вероятно, литий модулирует чувствительность к пилокарпину через воздействие на фосфоинозитольный сигнальный путь (Williams, Jope, 1995).

Пилокарпин может вызвать ЭС самостоятельно, но в значительно больших дозах, обычно более 300 мг/кг. При судорогах, индуцированных как пилокарпином, так и литием совместно с пилокарпином, наблюдаются сходные поведенческие особенности и типы повреждения мозга. При использовании литий-пилокарпиновой схемы благодаря снижению дозы пилокарпина удается снизить периферические побочные эффекты пилокарпина как холиномиметика (Leite, et al., 2002).

Пилокарпин при системном введении вызывает последовательные поведенческие и электрографические изменения, которые могут быть разделены на три периода:

1) острый период ЭС, который может длиться до 24 часов;

2) латентный период с прогрессивной нормализацией ЭЭГ и поведения, который длится 4-44 дня;

3) хронический период со спонтанными рекуррентными судорогами 3-5 раз в неделю.

Стадии литий-пилокарпиновой модели могут служить разным экспериментальным целям. Острая фаза может использоваться для изучения способности препаратов предотвращать рефрактерный ЭС или их нейропротекторных свойств; латентная фаза - для определения потенциальных возможностей препарата предотвращать эпилептогенез и развитие когнитивных нарушений; хроническая фаза - для тестирования препаратов с действием против вторичной генерализации или парциальных судорог (Leite, et al., 2002).

Литий-пилокарпиновая модель судорог достаточно хорошо воспроизводит большинство клинических и нейропатологических особенностей судорожного эпилептического статуса человека. Последовательность электроэнцефалографических изменений, наблюдаемых у крыс с пилокарпиновым ЭС, соответствует последовательности изменений, выявленных на ЭЭГ пациентов с генерализованным судорожным ЭС (Treiman, 1990). Литий-пилокарпиновая модель демонстрирует резистентность ко многим фармакологическим агентам, используемым при лечении эпилепсии. При этом антиконвульсанты вызывают эффект, сходный с их клиническим воздействием при ЭС. Диазепам и карбамазепин способны предотвращать развитие ЭС, если вводить их перед пилокарпином. Резистентность к диазепаму и фенобарбиталу развивается с увеличением длительности судорог. Через 10 мин после появления на ЭЭГ спайк-волновой активности диазепам и фенобарбитал становятся практически полностью неэффективными. Фенитоин не проявляет антиконвульсантного эффекта независимо от времени введения (Morrisett, et al., 1987; Jones, et al., 2002).

Одним из немногих антиконвульсантов, способных ингибировать уже развившийся ЭС, является паральдегид. Паральдегид подавляет моторные судороги и судорожную активность на ЭЭГ у взрослых крыс и крысят, однако через 2 часа после инъекции паральдегида эпилептическая активность на ЭЭГ возобновляется. Показано дозозависимое влияние паральдегида на исход и последствия эпистатуса у крысят: у крысят, получавших большие дозы паральдегида наблюдались меньшие моторные и когнитивные нарушения (Kubova, et al., 2005).

Хотя инициация эпилептической активности в литий-пилокарпиновой модели связана с активацией мускариновых рецепторов, установление судорог и

20 последующие патологии связаны с гиперактивацией глутаматных NMDA-рецепторов. Было показано, что NMDA-рецепторы играют роль в развитии резистентности ЭС к бензодиазепинам. Введение блокатора NMDA-рецепторов МК-801 после развития ЭС снимало резистентность к диазепаму даже после 1 часа эпистатуса. Предварительное введение МК-801 способно ингибировать развитие ЭС на литий-пилокарпиновой модели, но не развитие ЭС при введении высоких доз только пилокарпина, хотя на обеих моделях показана способность МК-801 снимать резистентность к бензодиазепинам (Rice, DeLorenzo, 1999).

NMDA-рецепторы играют также важную роль в эпилептогенезе, вызванном ЭС (модель эпилепсии височной доли). Гиперактивация NMDA-рецепторов при эпистатусе приводит к пластическим изменениям, изменяет возбудимость нейронов, понижая судорожный порог и вызывая таким образом возникновение спонтанных судорог. Так, блокада NMDA-рецепторов при ЭС, индуцированном пилокарпином, способна предотвращать появление эпилептической активности на ЭЭГ и поведенческих проявлений судорог в хронический период после ЭС. Это свидетельствует о том, что NMDA-рецепторы необходимы для развития спонтанных повторяющихся судорог после ЭС (Rice, DeLorenzo, 1998).

Как и в случае судорожного ЭС у человека, в результате длительных судорог, индуцируемых пилокарпином, происходит повреждение мозга, в особенности амигдалы, таламуса, гиппокампа, обонятельной коры, неокортекса и substantia nigra (Turski, et al., 1989). В результате литий-пилокарпинового эпистатуса вероятнее происходит некроз нейронов, а не апоптоз (Fujikawa, et al., 2000).

Последствия эпилептического статуса, индуцированного пилокарпином, зависят от возраста. Все три периода (острая фаза - ЭС, латентный период, хронический период) проявляются у крыс, начиная с 18-дневного возраста. У таких крыс в результате ЭС развиваются морфологические и физиологические изменения, приводящие к установлению спонтанных судорог (Priel, et al., 1996). Развитие спонтанных судорог происходит у 10% 25-дневных крысят, у крысят меньшего возраста спонтанные судороги наблюдаются крайне редко (Kubova, et al., 2005). Крысята более устойчивы к повреждающему воздействию длительных судорог на мозг. На литий-пилокарпиновой модели было показано, что у 12-дневных крысят не обнаруживается заметных повреждений в пириформной и энторинальной коре, в то время как у 25-дневных и взрослых крыс наблюдается уменьшение числа нейронов и глиоз в этих структурах (Druga, et al., 2003).

Литий-пилокарпиновая модель хорошо воспроизводит клинические электроэнцефалографические, возрастные особенности фармакорезистентного судорожного эпилептического статуса человека с последующим развитием эпилепсии височной доли. Это позволяет применять данную модель как для поиска новых методов лечения, так и для изучения механизмов эпилептогенеза.

Поведенческие нарушения, вызываемые ЭС

Структуры мозга, участвующие в механизмах обучения и памяти

Гиппокамп и парагиппокампальные структуры. Многочисленные работы показали, что долговременная потенциация в гиппокампе играет центральную роль в процессах консолидации памяти. Долговременная потенциация была обнаружена в полях CAI, САЗ, септо-гиппокампальных проекциях и ряде других структур. Тем не менее, конкретная роль гиппокампа в процессах обучения и памяти до конца не выяснена (Martin, Clark, 2007; Izquierdo, et al., 2008). Роль долговременной потенциации в гиппокампе была хорошо изучена на примере простых поведенческих тестов, таких как однократная реакция избегания, водный лабиринт Морриса, 8-лучевой радиальный лабиринт. В настоящее время существует большое количество данных, подтверждающих центральную роль гиппокампа в пространственном обучении и распознавании контекста. Предполагается, что участие гиппокампа в пространственном обучении заключается в создании автоматической системы записи получаемого опыта, когда создаются временные ассоциации событие -контекст, основанные на NMDA-зависимой синаптической потенциации (кратковременная консолидация памяти), которые могут быть забыты либо могут закрепиться в случае активации синтеза белков, связанных с пластичностью. В случае несовпадения нового события с текущей пространственной картой происходит активация исследовательского поведения (направленное внимание). Если полученная в результате информация требуется для локализации цели, то активируются компоненты системы долговременной памяти, и происходит обновление пространственной карты (Morris, Frey, 1997).

Помимо гиппокампа в процессы обучения и памяти вовлечено большое количество других кортикальных структур. В результате исследования поведения крыс с повреждениями в парагиппокампальных структурах было обнаружено, что помимо гиппокампа в запоминание контекста вовлечена постринальная, периринальная и энторинальная кора, т.е. для образования ассоциаций между стимулом и контекстом необходимы кортико-гиппокампальные взаимодействия (Burwell et al., 2004). Роль входов от парагиппокампальных структур в пространственном обучении остается дискуссионной (Parrón, et al., 2006).

Тем не менее, предполагается, что взаимодействия гиппокампа и энторинальной коры, через которую в гиппокамп поступает информация от вышележащих корковых структур, важны для неассоцитивного обучения, когда выполняется задача по идентификации новой геометрической организации пространства. Возможно, вклад энторинальной коры в обработку пространственной информации может варьировать в зависимости от типа задачи и задействованного когнитивного процесса (Parrón, et al., 2006). Энторинальная кора имеет большое количество входов от других корковых областей и подкорковых структур, являясь, вероятно, местом интеграции различных процессов, связанных с обучением и памятью (Izquierdo, et al., 2008).

Миндалина. Миндалина является гетерогенной структурой, имеющей обширные связи с целым рядом структур мозга, включая неокортекс, таламус, стриатум, гиппокамп. Входы от миндалины в стриатум участвуют в реализации поведенческих реакций избегания, а входы в гипокамп играют роль в формировании эмоциональной памяти и модулируют пространственную память. Реципрокные связи с кортикальными областями могут играть роль в процессе выбора соответствующего стимулу поведения (Davis, Whalen, 2001). Хорошо изучена роль миндалины в реакциях условного избегания. Предполагается, что миндалина играет одну из ключевых ролей в оценке угрозы и в поведенческих реакциях, связанных со страхом (Fiddick, 2011). Предполагается, что базолатеральная миндалина непосредственно принимает участие в консолидации памяти при адаптации к страху, и в ней имеет место долговременная потенциация. Другая версия предполагает модуляторное влияние базолатеральной миндалины на процессы запоминания событий, связанных со страхом или любыми раздражителями, вызывающими отрицательные эмоции. Как бы то ни было, существует достаточное количество свидетельств участия миндалины в процессах консолидации и хранении воспоминаний, ассоциированных с эмоциями.

Поясная кора. Поясная кора входит в состав медиальной префронтальной коры и имеет реципрокные связи с медиодорзальным таламусом, получает входы из базальных ганглиев, теменной коры, черной субстанции, миндалины, латерального гипоталамуса и гиппокампа, а также реципрокные выходы в эти структуры. Также у

23 префронтальной коры существуют эфферентные связи с основными холинэргическими и моноаминэргическими ядрами, посредством которых осуществляется нейромодуляция активности нейронных сетей (Dalley, et al., 2004).

В настоящее время известно, что поясная кора играет ключевую роль в процессах извлечения воспоминаний, связанных с формированием условной реакции избегания. Было показано, что при формировании реакции избегания инактивация передней поясной коры у крыс приводила к нарушению долговременной памяти, которая была сформирована в достаточно отдаленный период времени (более 30 дней) (Frankland, et al., 2004). Согласно другим данным, повреждение передней поясной коры приводит к нарушению формирования условной реакции избегания уже через один день, но не препятствует формированию кратковременной памяти (несколько часов) при реакции избегания (Liu, et al., 2009). Таким образом, поясная кора принимает участие в консолидации и извлечении долговременной памяти, связанной с проявлениями страха.

Хорошо известно, что рабочая память у грызунов подвержена модуляторным воздействиям холинэргической и дофаминэргической систем префронтальной коры. Считается, что префронтальная кора является структурой, участвующей в контроле сложных когнитивных процессов, который необходим при выполнении сложных последовательностей поведенческих реакций, включая селективное внимание, переключение задач, подавление поведенческих реакций, планирование, принятие решений (Dalley, et al., 2004).

Формирование кратковременной памяти. Кратковременная память формируется в течение секунд и минут и сохраняется в течение нескольких часов, у крысы кратковременная память сохраняется около 3 часов (McGaugh, 1966; Vianna, et al., 2000). На протяжении многих лет оставался дискуссионным вопрос о том, является ли кратковременная память просто начальной стадией формирования долговременной памяти или же является отдельным явлением, имеющим под собой собственную морфологическую и биохимическую основу. Позже было показано, что путем применения различных фармакологических блокаторов возможно влиять на формирование кратковременной памяти, не затрагивая формирование долговременной памяти. В процессах, связанных с формированием кратковременной и долговременной памяти, задействованы разные РКА-зависимые каскады (Vianna, et al., 2000). Формирование кратковременной памяти, в отличие от формирования долговременной памяти, не требует активации экспрессии генов и синтеза белка, и активация РКА, необходимая в случае кратковременной памяти, не связана с фосфорилированием транскрипционного фактора CREB1 (Izquierdo, et al., 2002).

В формирование кратковременной памяти вовлечены следующие структуры мозга и медиаторные системы: гиппокамп, теменная, энторинальная кора - АМРА рецепторы глутамата, М-холинергическая система в гиппокампе и префронтальной коре, Р-адренергическая и серотонинергическая системы гиппокампа и энторинальной коры, D1 дофаминергическая система префронтальной, энторинальной коры и гиппокампа. Базолатеральная миндалина и передняя префронтальная кора, по-видимому, не вовлечены в формирование кратковременной памяти (Walz, et al., 1999; Izquierdo, et al., 2002).

Реакция на предъявление нового стимула и поведенческая адаптация. По одной из классификаций память может быть разделена на ассоциативную и неассоциативную в зависимости от механизма ее формирования. Ассоциативная память основана на создании связи между событием и стимулом, в то время как неассоциативная память не требует такой связи и задействуется при повторяющемся или продолжительном предъявлении незнакомого стимула или помещении в незнакомое окружение.

Адаптация в незнакомом окружении является одной из простейших форм неассоциативного обучения (Vianna, et al., 2000; Kudin, et al., 2004). Поведенческая адаптация определяется как затухание ответа при предъявлении длительного или повторяющегося стимула, которое не связано с мышечным утомлением или адаптацией рецепторов (Rankin, et al., 2009). Адаптация грызунов обычно анализируется в рамках исследовательского поведения, когда в ответ на предъявление нового стимула наблюдается выраженная поведенческая активация, а при повторных предъявлениях стимула поведенческая активность снижается (Thiel, et al., 1998).

Детекция нового пространства связана со значительным возрастанием активности гиппокампальной РКА, происходящим сразу же после предъявления стимула, но активность РКА не изменяется в дальнейшем. Также происходит возрастание активности CaMKII в гиппокампе. Однако неассоциативная память не нарушается при блокаде РКА или МАРК каскадов и синтеза белка в CAI поле гиппокампа в отличие от ассоциативной памяти, в то время как сигнальные пути, в которых задействована CaMKII, необходимы для формирования как долговременной ассоциативной, так и неассоциативной памяти (Vianna, et al., 2000).

Поведение крысы в незнакомом окружении можно оценивать по двум группам параметров:

1) Горизонтальная локомоторная активность (например, передвижение животного вдоль стенок открытого поля) является показателем чувствительности к стрессу, индикатором исследовательской активности

2) Вертикальная активность - количество и продолжительность стоек, может быть индикатором не только исследовательской активности, но и эмоционального состояния. Различие между группами животных по количеству стоек может отражать различный уровень тревожности у крыс этих групп.

В настоящее время накопилось большое количество данных, свидетельствующих о критической роли ацетилхолинергической системы в процессах, лежащих в основе поведенческой активности, возбуждения, внимания, обучения и памяти. Известно, когнитивные нарушения, по крайней мере, отчасти, связаны с повреждением компонентов холинергической системы (Stancampiano, et al., 1999). Проекции холинергических нейронов медиального септума в гиппокамп имеют отношение к исследовательской активности и адаптации в незнакомом окружении, повреждения гиппокампа или фармакологическая блокада холинергической передачи оказывают на эти процессы значительное влияние (Thiel, et al., 1998). Гиппокампальная холинергическая система может быть также вовлечена в когнитивные процессы, лежащие в основе мотивации (Stancampiano, et al., 1999) Показано, что в гиппокампе крыс, которых помещали в незнакомое окружение (тест в открытом поле), происходит возрастание внеклеточного содержания ацетилхолина в ответ на предъявление незнакомого стимула. У животных с высоким уровнем вертикальной активности обнаружен более интенсивный выброс ацетилхолина в гиппокампе и фронтальной коре по сравнению с животными с более низкой активностью, т.е. повышенная активность ацетилхолинергической системы связана с усилением исследовательской активности и большей чувствительностью к предъявлению нового стимула. При адаптации к новизне снижения выброса ацетилхолина не происходит (Thiel, et al., 1998; Thiel, et al., 1999). Гиперактивность и стереотипные движения можно индуцировать введением скополамина в гиппокамп, фронтальную кору. (Mathur, et al., 1997). Таким образом, можно говорить о важной роли ацетилхолинергической системы в исследовательской активности, формировании ответа на предъявление нового стимула, а также в механизмах адаптации в незнакомом окружении.

Предполагается, что существует корреляция между гиперактивностью и объемом рабочей памяти: крысы, поведение которых оценивалось как гиперактивное, хуже выполняли задачи, тестирующие рабочую память, чем крысы с более низкой активностью (Dellu-Hagedorn, 2006).

Влияние эпилептического статуса на поведение, процессы обучения и памяти

В результате пролонгированной эпилептической активности многие структуры мозга, ответственные за процессы обучения и памяти, могут подвергаться повреждениям. При этом важнейшие для обработки и хранения информации структуры, такие как гиппокамп, наиболее значительно повреждаются в результате ЭС. Таким образом, ЭС может вызвать не только эпилептогенез, но и значительные нарушения когнитивных функций.

Нарушения обучения и памяти у пациентов с височной эпилепсией связывают с гиппокампальным склерозом, причем степень нарушения некоторых типов памяти коррелирует с объемом левого гиппокампа. По-видимому, в нарушении памяти также играет роль асимметрия правого и левого гиппокампа (Lencz, et al., 1992; Kalviainen, et al., 1998; Martin, et al., 2001).

Пилокарпиновый ЭС y взрослых крыс приводит к развитию поведенческих нарушений и нарушений памяти уже до появления первых спонтанных судорог. При этом нарушения когнитивных функций слабо коррелируют с последующим эпилептогенезом. Было также показано, что в хроническую фазу после ЭС крысы хуже обучались в восьмилучевом лабиринте, т.е. у них наблюдалось выраженное нарушение пространственной памяти (Leite, et al., 1990). При этом известно, что степень повреждения гиппокампа хорошо коррелирует с нарушениями пространственного обучения в радиальном лабиринте и лабиринте Морриса (Morris, et al., 1982).

Одной из причин нарушений памяти способности к обучению являются повреждения гиппокампа и связанных с ним структур в результате повышенной активацией NMDA-рецепторов во время эпилептической активности (Rice, et al., 1998; Hort, et al., 1999). Применение нейропротекторов до некоторой степени уменьшает нарушения обучения и памяти, однако для проявления этого эффекта, по-видимому, необходимы препараты с достаточно мощным нейропротекторным действием, так как частичная нейропротекция практически не предотвращает развитие таких нарушений (Halonen, et al., 2001; Brandt, et al., 2006).

Депрессия и эпилепсия

Давно известно, что некоторые типы эпилепсии часто сопровождаются депрессивными расстройствами. Эпидемиологические исследования показали, что у лиц, страдающих эпилепсией, в четыре-пять раз выше риск развития депрессии, и в пять раз выше частота суицидов, чем в целом по популяции. Особенно часто депрессия диагностируется у тех пациентов, у которых эпилептические приступы плохо контролируются противоэпилептическими препаратами (Kanner, Nieto, 1999; Kanner, et al., 2010). Депрессия является одним из самых распространенных заболеваний, сопутствующих эпилепсии височной доли. У пациентов с височной эпилепсией и мезиальным склерозом депрессивные расстройства диагностируются в 20—40 % случаев, а среди пациентов с фармакорезистенной височной эпилепсией доля случаев, сопровождающихся депрессией, может составлять до 70%. При этом вероятность депрессивных расстройств выше у пациентов с часто повторяющимися приступами и с большой длительностью заболевания (Swinkels, et al., 2006).

Модели судорог у животных могут применяться для исследования ассоциированных с эпилепсией депрессивных расстройств. Депрессивное поведение отмечается у крыс с повторяющимися спонтанными судорогами, развивающимися после ЭС (модель эпилепсии височной доли), а также у крыс после электрического и химического киндлинга и у крыс с генетически обусловленной абсансной эпилепсией (Epps, Weinshenker, 2012). На литий пилокарпиновой модели было обнаружено, что у крыс с височной эпилепсией наблюдаются признаки депрессии, такие как ангедония и отчаяние, нарушение регуляции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и нарушение серотонинэргических связей между ядрами шва и гиппокампом (Pineda, et al., 2010). Показано, что блокада рецепторов IL-lp подавляет появление признаков депрессии у крыс с хронической эпилепсией после ЭС без воздействия на частоту спонтанных судорог. Таким образом, IL-1(3 участвует в механизмах развития депрессии, ассоциированной с эпилепсией (Mazarati, et al., 2010).

Механизмы развития депрессивных расстройств при эпилепсии и осуществления взаимосвязи между этими патологиями в настоящее время остаются невыясненными. Модели депрессивных расстройств, ассоциированных с депрессией, могут помочь выяснить, какие процессы происходят при развитии депрессии, однако адекватность таких моделей также требует дальнейших исследований.

Магнитно-резонансная томография (MPT)

В настоящее время накоплено большое количество данных, свидетельствующих о том, что продолжительная эпилептическая активность приводит к гибели нейронов в различных структурах мозга в результате некроза и апоптоза (Meldrum, et al., 1973; Ben-Ari, 1985; Fujikawa, et al., 2000). Так как продолжительную эпилептическую активность при ЭС можно рассматривать как повреждающий фактор, инициирующий каскад процессов, приводящих к патологическим изменениям, развивающимся в течение длительного времени, таким как нейродегенерация и эпилептогенез, изучение динамики структурных изменений в головном мозге является особенно важным. Для того, чтобы отслеживать динамику этих изменений в течение длительных периодов времени, необходимы достаточно чувствительные неинвазивные методы, позволяющие оценивать структурные изменения в тканях мозга.

Метод МРТ является удобным неинвазивным прижизненным методом изучения структур головного мозга. Кости черепа практически прозрачны для радиочастотного излучения, а получаемые изображения оптимальны по контрасту для мозга и мягких тканей, что позволяет использовать метод для визуализации структурных изменений мозга. В клинике МРТ применяется как мощный метод диагностики, позволяющий выявлять разнообразные патологии, такие как интракраниальные опухоли, последствия ишемии головного мозга, инсульта, а также патологии позвоночника, сердечно-сосудистой системы. Томографы для малых животных с высоким разрешением позволяют проводить исследование изменений с течением времени различных структур в хронических экспериментах (Хауссер, Кальбитцер, 1993; Kherlopian, et al., 2008).

Физические основы метода.

В основе метода MRI лежит явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР), впервые продемонстрированное Rabi с соавт. в 1939 г. В 1949 г. F. Bloch и Е. Pursell независимо друг от друга показали возможность магнитного резонанса в крупных объектах.

Элементы ядра атома обладают собственным магнитным моментом. Если наложить внешнее магнитное поле Во, то протоны будут ориентированы по направлению или против направления этого поля и вращаться вокруг направления поля (такое движение называется прецессией). При этом протоны будут приобретать

29 более высокую энергию, если они ориентированы по направлению поля, и более низкую, если они ориентированы против направления поля. Число протонов с более низкой энергией будет превышать число протонов с более высокой энергией. Вследствие этого произойдет возникновение суммарного магнитного момента, ориентированного параллельно направлению внешнего поля. Для измерения величины магнитного момента необходимо ориентировать вектор магнитного момента М перпендикулярно направлению внешнего магнитного поля. Для этого используют явление резонанса, возбуждая протоны исследуемого объекта радиочастотным импульсом. При этом происходит переход протонов, находящихся на низкоэнергетическом уровне, на высокоэнергетический уровень. После прекращения действия излучения протоны возвращаются на исходный энергетический уровень, испуская полученную ими энергию окружающей структурной решетке. Время релаксации Т1 является константой, характеризующей среднее время пребывания протона на высокоэнергетическом уровне. За это время происходит восстановление продольной намагниченности до 63% от исходной. Одновременно происходит поперечная релаксация, заключающаяся в нарушении синхронизации прецессии, приводящем к уменьшению поперечной намагниченности. Время релаксации Тг характеризует расфазировку спинов, отклоненных под определенным углом от направления постоянного магнитного поля. Ко времени Тг поперечная намагниченность уменьшается на 69%.

Время продольной релаксации Т1 при постоянной температуре зависит от подвижности молекул, размера молекул, присутствия парамагнитных ионов и молекул. Подвижные небольшие молекулы имеют большее время продольной релаксации, чем крупные молекулы. Молекулы воды, связанные с белковыми, липидными и другими крупными органическими молекулами, имеют большую продолжительность продольной релаксации по сравнению с молекулами свободной воды.

Время поперечной релаксации Тг зависит от степени гомогенности внешнего магнитного поля и локальных магнитных полей в исследуемом объекте, напряженности магнитного поля, температуры, подвижности спинов, молекулярного окружения спинов, т.е. присутствия макромолекул, парамагнитных ионов или молекул или других препятствий.

У небольших подвижных молекул Тг больше, чем у крупных молекул, т.к. магнитные поля небольших молекул быстрее усредняются, синхронность прецессии сохраняется дольше.

В подвижных жидкостях значение Тг близко к значениям Ть в то время как в среде с большой вязкостью время релаксации Т2 значительно укорачивается по сравнению с временем релаксации Ть Продольная релаксация в живых тканях имеет длительность от нескольких секунд (свободная вода) до 150-250 мс (липиды, белки). Поперечная релаксация имеет длительность 30-500 мс.

Измеряемой величиной является намагниченность ядер определенного типа в определенном элементе объема (спиновый отклик на переменное магнитное поле). Наблюдаемый сигнал ЯМР в тканях определяется в основном протонами воды и других небольших протонсодержащих молекул. Вклад дают также молекулы, обладающие большой подвижностью, такие как липиды. Вклад молекул в суммарный сигнал пропорционален их концентрации. Поэтому интенсивность сигнала этих тканей будет в значительной степени зависеть от содержания воды в этих тканях. Существенным параметром является время спиновой релаксации, величина которого свидетельствует о взаимодействии молекул воды с молекулярными компонентами клетки. Обычно спиновый ответ зависит от всех трех параметров: спиновой плотности р, времени продольной Ti и поперечной Т2 релаксации. Поэтому ткани, однородные по какому-либо одному параметру могут различаться по другим параметрам, что увеличивает возможности разрешения по контрасту этого метода. Важным преимуществом MRI является также то, что в нем не используются ионизирующие излучения. Клинические томографы имеют пространственное разрешение порядка 1 мм, томографы для животных - менее 100 мкм. (Хауссер, Кальбитцер, 1993; Kherlopian, et al., 2008).

Построение MP-томограммы.

Для создания изображения на основе получаемого сигнала необходимо знать, из какой точки исходит сигнал. Для локализации сигнала применяют градиентные магнитные поля, однообразно изменяющиеся вдоль осей х, у и z. Градиентные магнитные поля создают разброс резонансных частот в зависимости от пространственных координат.

Для регистрации сигнала в присутствии градиентных полей применяют различные последовательности радиочастотных импульсов (импульсных последовательностей). Наиболее часто используется метод спинового эха. Термин "спиновое эхо" применяется для обозначения импульсных последовательностей, в которых 180° радиочастотный импульс воздействует на объект через определенное время после 90° радиочастотного импульса. За это время происходит расфазировка прецессирующих спинов. Воздействие 180° радиочастотного импульса вызывает рефазировку спинов и восстановление намагниченности, которое приводит к возникновению эхо-сигнала. Амплитуда эхо-сигналов отражает спин-спиновую релаксацию образца. Количество информации, получаемой при помощи последовательности спин-эхо можно увеличить, если использовать серию импульсов, создающую множественные эхо-сигналы (мульти-эхо). На последовательности мульти-эхо основана последовательность RARE (Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement), которая позволяет значительно сократить время, требуемое на сбор информации для построения томограммы (Ринкк, 2003).

Построение изображения может осуществляться в режимах Ti и Тг (т.е., ТУ и Т2-взвешенные изображения), а также изображения, взвешенные по спиновой плотности (протонно-взвешенные или р-взвешенные). Эти изображения не являются расчетными изображениями, отражающими истинное значение Ti, Т2 или протонной плотности, а зависят от всех трех параметром с преобладанием какого-либо одного.

Интенсивность сигнала в каждом пикселе на экране пропорциональна степени магнетизации в данной единице объема - вокселе. Максимальная интенсивность сигнала соответствует белому цвету, минимальная - черному. Разные ткани в пределах одного воксела на экране неразличимы, поэтому необходимо подобрать оптимальный размер воксела для предотвращения значительного искажения структуры тканей или же избыточного объема информации.

При построении MP-изображения возможно получать изображения в любых плоскостях за счет применения градиентных магнитных полей, накладываемых на внешнее магнитное поле вдоль координатных осей (Гусев, др., 2000).

Применение МРТ в диагностике и исследовании эпилепсии

До появления методов прижизненной визуализации структур головного мозга изучение их изменений было возможно только после смерти пациента. С внедрением в 80-х годах XX века методов компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) в клиническую практику стало возможным исследовать мозг пациентов, страдающих неврологическими нарушениями, в том числе, эпилепсией, на наличие патологий.

В настоящее время МРТ является рутинным методом при обследовании пациентов с черепно-мозговыми травмами, опухолями, гидроцефалией, кортикальной дисплазией, мезиальным височным склерозом. Показания к проведению МРТ есть у пациентов с судорогами для выявления возможных патологий мозга и эпилептогенного очага при фокальных эпилепсиях (Алиханов, et al., 2010; Malmgren, Thom, 2012). В клинической практике применяют МРТ-сканнеры с постоянным магнитным полем 1,5 или ЗТ, для исследовательских целей существуют томографы с полем 7Т, которые позволяют получать изображения с более высоким разрешением. МРТ является более чувствительным методом по сравнению с КТ.

Особенное значение имеет МРТ-диагностика пациентов с фармакорезистентными эпилепсиями, которым показано проведение хирургического вмешательства. Выявление структурных изменений на МРТ совместно с данными ЭЭГ-исследований иктальной и интериктальной эпилептической активности позволяет оперировать больного без дальнейших инвазивных исследований. Показано, что приблизительно у 72—83% детей с фармакорезистентными эпилепсиями при МРТ-исследовании выявляются глиозные рубцы, арахноидальные кисты, диспластические изменения коры (Алиханов, et al., 2010; Маматханов, et al., 2011).

У взрослых пациентов с фармакорезистентной эпилепсией наиболее частой патологией, выявляемой при гистологическом исследовании мозга, является склероз гиппокампа. Было обнаружено, что МРТ-исследование способно выявить склероз гиппокампа у таких пациентов. При этом признаками гиппокампального склероза, выявляемыми на МРТ, является усиление Тг-сигнала в области гиппокампа на Т2-взвешенных изображениях, уменьшение гиппокампального объема, нарушение архитектуры структур мозга (Jackson, et al., 1990). Также наблюдаются атрофия серого и белого вещества височной доли и расширения височных рогов боковых желудочков. Гистологические исследования материала, полученного после гиппокампэктомии, показали, что число нейронов в полях СА2, САЗ и СА4 гиппокампа коррелирует с размерами гиппокампа, измеренными по МРТ-изображениям (Bronen, et al., 1991; Lencz, et al., 1992). Кроме того, асимметрия гиппокампа, выявляемая в результате МРТ, наблюдается при фокальной височной эпилепсии, причем редукция гиппокампа наблюдается ипсилатерально эпилептическому фокусу (Lencz, et al., 1992).

Несмотря на наличие явной зависимости между развитием эпилепсии височной доли и гиппокампальным склерозом, до сих пор достоверно не известно, является ли гиппокампальный склероз причиной или следствием эпилептических приступов.

МРТ-исследования мозга пациентов, страдающих семейной мезиальной височной эпилепсией показали, что усиление Тг-сигнала и атрофия гиппокампа наблюдается приблизительно в 70% случаев. При этом атрофия гиппокампа часто наблюдается у пациентов, страдающих семейной височной эпилепсией, но находящихся в ремиссии. Таким образом, у этих больных наличие патологий гиппокампа может быть обусловлено генетически (Kobayashi, et al., 2003). Тем не менее, волюметрические исследования показали, что гиппокампальный объем у пациентов с генерализованными тонико-клоническими судорогами коррелирует с длительностью судорог и возрастом начала эпилепсии (Tasch, et al., 1999).

МРТ-исследования мозга пациентов с височной эпилепсией выявили патологию не только гиппокампа, но и экстрагиппокампальных структур. В передней височной доле пациентов с височной эпилепсией было выявлено усиление Тг-сигнала, уменьшение Ti-сигнала, атрофия серого и белого вещества. При этом не наблюдалось глиоза и диспластических изменений в исследованной области (Mitchell, et al., 1999). Волюметрические исследования показали, что атрофия серого вещества в экстрагиппокампальных структурах прогрессирует со временем. Степень атрофии хорошо коррелирует с временем, прошедшим после выявления эпилепсии (Bonilha, et al., 2006).

Визуальный анализ MP-изображений и волюметрический анализ может быть довольно субъективным и зависеть от квалификации исследователя. Кроме того, контраст изображений может зависеть от параметров, которые устанавливаются при помощи программного обеспечения, используемого при обработке томограмм. Поэтому для повышения надежности результатов используют количественную релаксометрию, которая позволяет получить абсолютные значения времен релаксации, которые являются физическими величинами и не зависят от режима обработки изображений (Cheng, et al., 2012). Так, у 20—30% пациентов с фокальной эпилепсией не удается обнаружить видимых изменений на МРТ-изображениях (Malmgren, Thorn, 2012). Показано, что у пациентов с височной эпилепсией наблюдается увеличение времени релаксации Тг в височной доле как пациентов с атрофией гиппокампа, так и пациентов с нормальным гиппокампальным объемом (Townsend, et al., 2004). При измерении времени релаксации Тг возможно получение значений для различных исследуемых областей мозга, которые выделяют вручную при проведении обработки Тг-карт. Другим подходом является статистическое сравнение Тг-карт с выделением областей с наибольшим временем релаксации Тг. Этот метод позволяет проводить более объективную оценку различий между

34 пациентами и может применяться при автоматизированном анализе больших объемов данных (Pell, et al., 2004).

Возможности изучения механизмов, лежащих в основе эпилепсии, значительно расширились с появлением томографов для малых животных. В настоящее время существуют томографы с магнитным полем 7—14Т, позволяющие получать детальные изображения мозга крыс и мышей. На экспериментальных моделях также можно исследовать динамику изменений в различных структурах мозга в результате эпилепсии и эпилептического статуса, проводить волюметрический анализ, измерять времена релаксации в различных структурах. Накопленные данные свидетельствуют о том, что в ряде моделей, таких как пилокарпиновый эпилептический статус, изменения в мозге, выявляемые на МРТ, хорошо соотносятся с известными клиническими данными. Так, развитие у крыс хронической эпилепсии сопровождается уменьшением объема гиппокампа и увеличением времени релаксации Т2 в гиппокампе и ассоциированных структурах (Pitkanen, et al., 2002; Roch, et al., 2002; Andre, et al., 2007).

Таким образом, MPT является важным методом диагностики гиппокампального склероза и других ассоциированных с эпилепсией структурных нарушений мозга. Длительные мультипараметрические МРТ-исследования динамики изменений в структурах мозга больных эпилепсией дают возможность получить данные, которые можно применять не только для диагностики и лечения, но и для более полного исследования структурных изменений мозга, лежащих в основе эпилепсии.

Антиэпилептические препараты - нейропротекторы

Применение препаратов с нейропротекторным действием долгое время считалось ключевой стратегией предотвращения патологических последствий ЭС, проявляющихся в хроническую фазу. Тем не менее, было обнаружено, что даже значительное подавление нейродегенерации в гиппокампе не предотвращает развитие хронической эпилепсии (Ebert, et al., 2002; Brandt, et al., 2003). По-видимому, нейродегенерация не является основной причиной эпилептогенеза. Несмотря на неэффективность многих исследованных нейропротекторных препаратов против развития хронической эпилепсии, применение нейропротекторов все же может предотвращать развитие когнитивных и поведенческих нарушений (Brandt, et al., 2006).

Основной стратегией предотвращения повреждений мозга в результате ЭС является своевременное подавление судорожной активности с помощью противоэпилептических препаратов, причем начинать купирование судорог необходимо не позднее 5-10 мин от их начала. Препаратами первого выбора при генерализованном судорожном ЭС обычно являются бензодиазепины - диазепам, мидазолам, лоразепам, клоназепам. Однако бензодиазепины обладают серьезными побочными эффектами - подавляют дыхательную активность и деятельность сердечно-сосудистой системы. Кроме того, при продолжительном ЭС развивается резистентность к бензодиазепинам, поэтому препараты этой группы наиболее эффективны для применении в течение короткого времени после начала ЭС. В 2035% случаев бензодиазепины оказываются неэффективными и тогда применяются фенитоин (дифенин), фосфенитоин, вальпроат. В третью очередь возможно применение фенобарбитала. Если 2-3 применяемых препарата оказываются неэффективными в течение 1ч, ставится диагноз рефрактерного ЭС, который, характеризуется неблагоприятным прогнозом, т.к. сопровождается длительным периодом восстановления и высокой смертностью. Если применяемые методы лечения не дают результата, используют сверхдлительный наркоз совместно с миорелаксантами и искусственной вентиляцией легких (Карлов, 2003).

Для многих препаратов, применяемых в качестве антиконвульсантов, был показан собственно нейропротекторный эффект. Наибольшее количество исследований было проведено на экспериментальных моделях инсульта. Предотвращение гибели нейронов в результате ЭС при экспериментальной эпилепсии изучено значительно меньше (Pitkanen, Kubova, 2004).

Механизмы действия антиэпилептических препаратов разнообразны. В частности, диазепам связывается со специфическим сайтом на ГАМКд рецепторе, изменяя его конформацию, модулируя, таким образом, активность рецептора и усиливая вызванный связыванием ГАМК с рецептором ток ионов хлора через ионные каналы (Baur, Sigel, 2005). Другие противоэпилептические препараты (фелбамат, фенитоин, топирамат, габапентин, прегабалин, ламотриджин и окскарбазепин) обладают способностью ингибировать Са2+ каналы различного типа, предотвращая избыточное повышение внутриклеточной концентрации Са2+ в нейронах, и блокируя, таким образом, ключевой этап процессов, ведущих к клеточной гибели (Pitkanen, Kubova, 2004).

Диазепам. В ряде работ показана возможность частичного нейропротекторного действия классического противоэпилептического препарата диазепама. На модели глобальной ишемии обнаружено, что диазепам может проявлять кратковременное нейропротекторное действие. Введение диазепама песчанкам после ишемии вызывало задержку гибели нейронов в поле СА1 гиппокампа до 3 дней после ишемии (Corbett, et al., 2008). Введение диазепама после пролонгированных судорог, индуцированных каинатом, приводило к снижению повреждений нейронов амигдалы, пириформной и эндопириформной коры, но не гиппокампа (Qashu, et al., 2010). Такой эффект диазепама может быть связан с его антиконвульсантным действием, а не с прямым нейропротекторным эффектом. При ЭС, индуцированном электростимуляией миндалины, введение диазепама через 2-3 часа после начала судорог, частично предотвращает гибель нейронов в гиппокампе, при этом применение диазепама уменьшает вероятность дальнейшего развития спонтанных судорог, а в случае развития хронической эпилепсии приводит к снижению частоты спонтанных судорог. Однако применение диазепама, по-видимому, эффективно только не позже, чем через 2 ч после начала судорог, т.к. уже через 3 ч его эффективность значительно уменьшается (Pitkanen, et al., 2005).

Вальпроат. Еще одним противоэпилептическим препаратом с нейропротекторными свойствами стал вальпроат, который уже длительно применяется в качестве антиконвульсанта и при терапии маниакально-депрессивных состояний (Richens, Ahmad, 1975; Ramsay, 1984). Описано несколько механизмов действия вальпроата на возбудимость. Вальпроат потенциирует ГАМК-ергическую систему посредством ингибирования вальпроатом ГАМК-трансаминазы и других ферментов, участвующих в метаболизме ГАМК в мозге, что приводит к резкому возрастанию содержания ГАМК. В то же время, вальпроат подавляет синтез глутамата и глутаматергическую синаптическую передачу Таким образом, вальпроат приводит к сдвигу баланса возбудительных и тормозных медиаторов в мозге, снижая возбудимость нейронов и подавляя эпилептическую активность. Также хорошо изученным является ингибирование вальпроатом потенциалзависимых натриевых каналов и подавление их экспрессии (Johannessen, Johannessen, 2003).

В ряде работ было показано наличие нейропротекторных свойств вальпроата in vivo и in vitro (Bolanos, et al., 1998; Morland, et al., 2004; Brandt, et al., 2006). Введение вальпроата сразу после ЭС, и затем в течение нескольких недель приводило к снижению гибели нейронов в гиппокампе, включая зубчатую извилину (Bolanos, et al., 1998; Brandt, et al., 2006). Однако этот эффект вальпроата не влиял на развитие

37 спонтанных судорог в результате ЭС. Тем не менее, применение вальпроата приводило к заметному уменьшению нарушений обучения и памяти, снижало гипервозбудимость и локомоторную активность крыс, перенесших ЭС (Brandt, et al., 2006).

Вальпроат активирует ряд протеинкиназ, включая РКВ и МАРК, осуществляя таким образом регуляцию киназных сигнальных каскадов, опосредующих выживание нейронов, а также процессы, связанные с нейрональной пластичностью (Monti, et al., 2009).

Интересен также эффект вальпроата на деацетилазы гистонов, которые участвуют в регуляции экспрессии генов. Вальпроат в терапевтических дозах является мощным ингибитором деацетилаз гистонов и приводит к активации экспрессии различных генов (Phiel, et al., 2001). Было показано, что ингибирование вальпроатом деацетилазы гистонов предотвращает патологический нейрогенез в гиппокампе крыс, индуцированный каинатными судорогами, а также развитие у этих крыс нарушений памяти (Jessberger, et al., 2007).

Влияние вальпроата на сигнальные каскады и экспрессию генов, по-видимому, лежит в основе большого спектра его эффектов, включая нейропротекторный эффект и предотвращение развития нарушений обучения и памяти.

Топирамат. Топирамат - относительно новый противоэпилептический препарат, подавляющий эпилептическую активность как в экспериментальных моделях, так и при клинических испытаниях. Топирамат не купирует ЭС, однако на экспериментальных моделях показано, что введение топирамата после перенесенного ЭС частично предотвращает гибель нейронов в полях СА1 и САЗ гиппокампа (Niebauer, Gruenthal, 1999; Kudin, et al., 2004; Rigoulot, et al., 2004). Однако повреждение этих областей, по-видимому, не является критическим для последующего эпилептогенеза (Ebert, et al., 2002; Rigoulot, et al., 2004) и, несмотря на наличие нейропротекторного эффекта, применение топирамата не препятствует возникновению спонтанных судорог после ЭС.

Хотя для некоторых противоэпилептических препаратов показано наличие нейропротекторных свойств, не все из них способны действительно эффективно предотвращать гибель нейронов при проведении терапии после эпилептического статуса. В то же время, ни топирамат, ни вальпроат, предотвращающие гибель нейронов в гиппокампе, не оказывают влияние на дальнейшее развитие эпилепсии. Так как большинство применяемых противоэпилептических препаратов обладает рядом побочных эффектов, поиск новых препаратов с нейропротекторным действием остается актуальным.

Эффекты гликозидов женьшеня

Большая группа веществ растительного происхождения, интересных с точки зрения фармакологии, представлена гликозидами - органическими соединениями, молекулы которых состоят из двух частей: углеводного (пиранозидного или фуранозидного) остатка и неуглеводного фрагмента (агликона). Определенный интерес представляют гликозиды женьшеня настоящиго (Panax ginseng С.А. Meyer) и родственного ему американского женьшеня (Panax quinquefolius L.). Это нейтральные гликозиды, называемые гинзенозидами, содержащие в качестве агликона тетрациклические тритерпеноиды - панаксадиол и панаксатриол, а также олеаноловую кислоту. Углеводные цепи содержат от 3 до 6 моносахаридных остатков. Для многих гинзенозидов показан широкий спектр эффектов на центральную нервную систему, в том числе, ноотропный, нейропротекторный и противосудорожный. Гинзенозиды Rgl и Rbl и Rh2 обладают ноотропным эффектом и способны препятствовать развитию у крыс когнитивных нарушений, вызванных антагонистом ацетилхолина - скополамином (Wang, et al., 2010).

Нейропротекторный эффект выделенных из женьшеня гинзенозидов широко изучается на разнообразных моделях повреждения нейронов in vitro. Было обнаружено, что некоторые из гинзенозидов, включая Rbl, Rgl, Rg3, Rd, способны предотвращать гибель нейронов в клеточных культурах. Гинзенозиды Rbl и Rgl оказывали нейротрофическое и на некоторых моделях нейропротекторное действие на культуры гиппокампальных клеток (Rudakewich, et al., 2001). Также был показан дозозависимый нейропротекторный эффект гинзенозидов Rbl и Rgl, но не Re, на in vitro модели повреждения нейронов спинного мозга (Liao, et al., 2002). Гинзенозид Rd предотвращал индуцируемый глутаматом апоптоз нейронов в культуре клеток коры головного мозга крысы и предотвращал гибель нейронов культуры клеток гиппокампа в условиях недостатка глюкозы и кислорода (Ye, et al., 2008; Li, et al., 2010).

Результаты, полученные в экспериментах на культурах клеток, в ряде случаев подтверждаются исследований in vivo на моделях различных патологий ЦНС. Так, центральное введение гинзенозида Rbl препятствовало гибели нейронов зоны CAI гиппокампа, вызванной ишемией, а также препятствовало развитию ишемического очага на модели ишемического инсульта у приматов (Lim, et al., 1997; Yoshikawa, et al., 2008). Было показано, что хроническое введение гинзенозидов снижало гибель нейронов в зонах CAI и САЗ гиппокампа, индуцированную каинатом (Lee, et al., 2002).

Получены свидетельства противосудорожных эффекттов гинзенозидов. На нескольких моделях судорог показано, что предварительное введение экстракта, содержащего Rbl, Rb3, Rd, вызывало увеличение латентного периода развития судорожной активности. Происходило замедление развития ЭС, индуцируемого пилокарпином, каинатом, а также судорог, вызываемых пентилентетразолом. Введение экстракта приводило к облегчению протекания ЭС, инициированного пилокарпином и каинатом, и уменьшало длительность судорог, инициируемых пентилентетразолом (Lian, et al., 2005).

Ряд экспериментов in vitro позволил сделать несколько предположений о возможных механизмах антиконвульсантного и нейропротекторного действия гинзенозидов. Экстрагированные из женьшеня сапонины, в частности, гинзенозиды Rg3, и Rgl, ингибируют NMDA рецепторы нейронов гиппокампа и оказывают нейропротекторный эффект на нейроны культуры клеток гиппокампа, снижая внутриклеточную концентрацию Са2+ (Kim, Rhim, 2004; Zhang, et al., 2008). Также было показано ингибирующее действие гинзенозида Rf на Са2+ каналы N-типа, ответственные за выброс медиатора из сенсорных нейронов (Nah, et al., 1995). Предполагется, что антиоксидантные свойства некоторых компонентов женьшеня могут играть роль в защите нейронов от гибели при различных патологических состояниях, таких как ишемическое повреждение мозга. Так, было показано, что гинзенозиды Rbl, Rd, а также смеси гинзенозидов, выделенные из Р. ginseng и Р. quinquefolius могут оказывать защитный эффект на нейроны в моделях окислительного стресса in vitro (Ye, et al., 2008).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Литий-пилокарпиновая модель ЭС

LiCl (Lithium Chloride, Acros Organics), растворенный в физиологическом растворе, вводили внутрибрюшинно за 24 часа до HCl эксперимента для потенциации действия пилокарпина из расчета 127 мг/кг (3 ммоль/кг).

Рис. 1. Пилокарпина гидрохлорид Для инициации судорог вводили 3

QH внутрибрюшинно пилокарпина гидрохлорид (Pilocarpine 3 hydrochloride, Acros Organics) из расчета 40 мг/кг, О О растворенный в физрастворе. Для наблюдения крыс помещали в пластиковые боксы с прозрачными стенками сн о сн3 (25x30x25 см). Отмечали время начала судорожной 3 ^ активности (3-4 стадии) - латентный период;

Рис.2. Паральдегид эпилептический статус наблюдали в течение 2 часов. Тяжесть судорог оценивали с помощью модифицированной пятибалльной шкалы, табл.1. Через 2 часа после начала ЭС судороги купировали паральдегидом (Paraldehyde, Acros Organics, 0,6 мл/кг внутрибрюшинно). После купирования ЭС каждому животному внутрибрюшинно вводили по 5 мл 5% раствора глюкозы.

Таблица 1. Шкала для оценки тяжести судорог при ЭС (Racine, 1972).

Балл Поведенческие проявления судорог

0 Нормальное поведение животного

1 Абнормальное поведение животного (замирание, затаивание), жевание, отдельные вздрагивания головы

2 Атипичные миоклонические судороги головы

3 Клонические судороги конечностей и тела

3,5 Сильные клонические судороги конечностей и тела с отрывом обеих конечностей от пола

4 Поза «кенгуру»: клонические судороги конечностей, тонические судороги тела

5 Тяжелые тонико-клонические судороги с потерей позы

Схема эксперимента представлена на рис. 3.

Л'-і у У LiCI, 127мг/кг

24 часа

Пилокарпин, 40 мг/кг НННш І^НІІННННІ

Рис.3. Схема эксперимента с использованием литий-пилокарпиновай модели эпистатуса

Магнитно-резонансная томография

Процедура МРТ-исследования

МРТ-исследование мозга крыс проводили в томографе для малых животных Bruker BioSpec 70/30 (Bruker, Германия) с программным обеспечением ParaVision 5.0 в лаборатории магнитной томографии и спектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ. Характеристики томографа:

• постоянное магнитное поле Во = 7.05 Тл;

• диаметр отверстия 310 мм;

• свободный доступ для генерации изображений 154 мм; частота переменного магнитного поля 50 ГГц;

• максимальное разрешение 200 мкм.

Для проведения МРТ-исследования крысам внутрибрюшинно вводили 300-350 мг/кг хлоралгидрата (Chloralhydrate, Sigma). Наркотизированных животных помещали в «кроватку», оборудованную держателями для зубов и ушей для фиксации головы и системой подогрева, обеспечивающей поддержание постоянной температуры тела животного во время эксперимента. На голове крысы закрепляли приемную катушку и помещали «кроватку» с крысой в катушку прибора. МРТ-исследование проводили в двух режимах: T2-RARE для получения Т2-взвешенных изображений с высоким разрешением и Т2-тар (Т2-карта) для проведения количественного МРТ-исследования.

Режим T2-RARE

Т2-взвешенные изображения с высоким разрешением получали в режиме Т2-RARE. В этом режиме используется импульсная последовательность RARE, которая позволяет быстро получать изображения с хорошим разрешением и контрастом. Время проведения исследования в этом режиме составляло 3 мин. 15 с. Построение изображения осуществлялось в матрице 156x156 пикселей с захватом поля 26x26 мм. Разрешение изображения составляло 167 мкм/пиксель.

В результате исследования получали серии томографических срезов мозга крысы во фронтальной проекции, начиная от мозжечка и заканчивая обонятельными луковицами. Расстояние между плоскостями срезов составляло 1 мм, толщина срезов - 0,5 мм.

Режим Т2-тар

Режим Т2-тар применяли для построения Т2-карт, представляющих собой серии томографических срезов, полученных с разным временем эхо ТЕ. Этот режим необходим для проведения количественного МРТ-исследования, когда требуется измерить значения времени релаксации Т2 в разных участках исследуемого образца. Для измерения времени поперечной релаксации Т2 необходимо учесть, что МР-сигнал (S) протонов зависит от ТЕ по следующей формуле (1):

S(T2,TE) ~ р[ехр(-ТЕ/Т2)], где р - плотность спинов в исследуемой зоне (1).

Таким образом, если построить график зависимости S от ТЕ, можно вычислить время поперечной релаксации Т2. В работе были выбраны следующие значения ТЕ: 16 мс, 32 мс, 50 мс, 66 мс, 82 мс, 100 мс, 116 мс, 132 мс, 150 мс, 166 мс, 182 мс, 200 мс, 216 мс, 232 мс, 250 мс, 266 мс.

Время сбора сигнала для построения Тг-карты составляло 11 мин. В результате получали серии томографических срезов мозга крысы во фронтальной проекции с расстоянием между плоскостями срезов в 1 мм.

Обработка результатов МРТ-исследования

Т2-взвешенные изображения с высоким разрешением

Для обработки полученных Тг-взвешенных изображений мозга крыс использовали программу Image J. При получении томограммы осуществляется построение изображения из точек - пикселей, отличающихся по сигналу от соответствующих им областей в исследуемой ткани. Чем больше сигнал в данной области, тем светлее пиксели на изображении. Области с пониженным сигналом выглядят черными. У крыс, перенесших ЭС, изменения структур мозга носили диффузный характер и в основном проявлялись в виде областей с повышенным сигналом, которые выглядели светлее нормальных тканей. Степень повреждения мозга оценивали по площади участков с усиленным сигналом. Участки с усиленным сигналом выделяли по яркости пикселей, вручную устанавливая пороговое значение яркости. Затем производили подсчет площади выделенных областей.

Для оценки степени общего повреждения мозга подсчитывали суммарную площадь выделенных областей на 12 срезах, захватывая область мозга от АР -7,3 до АР +4 от брегмы (Paxinos, Watson, 1998).

Измерение объема гиппокампа.

Объем гипокампа оценивали путем измерения площади зон, соответствующих гиппокампу на томографических срезах, полученных в режиме T2-RARE. Измерение площади гиппокампа на срезе производили в программе Image J. При измерении выделяли зоны на срезах, соответствующие гиппокампу, включая субикулюм (Paxinos, Watson, 1998).

Обработка Т2-карт

Для получения значений времени релаксации Тг в различных структурах мозга полученные Тг-карты обрабатывали с помощью программного обеспечения ParaVision 5.0 (Bruker, Германия). Подсчет времени Тг производился с помощью сертифицированной программы Image Sequence Analysis. Для этого сначала на МРТ-изображении были выбраны области для измерения. Затем программа по формуле (1) осуществляла построение зависимости S(TE) и рассчитывала численное значение Т2 и погрешность измерения. Время релаксации Т2 - это физическая величина, которая зависит от микровязкости среды и ее состава: чем выше подвижность спиновой системы, тем больше время Т2. В первом приближении можно считать, что увеличение времени релаксации Т2 в исследуемых структурах и усиление сигнала, обнаруживаемое на MP-томограммах, связано с увеличением содержания и подвижности воды в исследуемой ткани.

Были выбраны следующие области для исследования: дорсальный и вентральный гиппокамп, теменная кора, энторинальная кора, ретросплениальная кора, поясная кора, пириформная кора, миндалина, таламус. Выбранные зоны выделяли вручную. Затем программа осуществляла подсчет времени релаксации в выбранных зонах на основе полученных Т2-карт мозга крыс. Исследуемые области, в которых было проведено измерение времени релаксации Т2, представлены на рис.2 и рис.3. Подсчет времени релаксации Т2 осуществляли отдельно для правого и левого полушария.

Рис. 2. Исследуемые области, в которых производился подсчет времени релаксации Т2. 1- вентральный гиппокамп; 2 - теменная кора; 3 - энторинальная кора; 4 -дорсальный гиппокамп; 5 - ретросплениальная кора; 6 - пириформная кора; 7 -миндалина; 8 - таламус. Ф I

Рис.3. Области, включающие правую и левую поясную кору, в которых производился подсчет времени релаксации Т2.

Исследование отставленного эффекта длительной судорожной активности при ЭС: поведенческие нарушения

Поведенческие тесты проводили через 5 недель после ЭС, через неделю после последнего МРТ-исследования, проводившегося на 30 день после ЭС.

Адаптация в открытом поле

Для проведения эксперимента в открытом поле (ОП) крыс помещали в круглую арену с серым полом, расчерченным на 7 центральных и 12 периферических секторов. Диаметр арены составлял 97 см, высота стенок - 42 см. Во время эксперимента арену освещали красным светом. Каждую крысу помещали в центр арены и фиксировали ее поведение в течение 5 мин с помощью видеокамеры, а также в письменный протокол. После каждого животного пол арены тщательно очищали 10% раствором этанола. Для исследования адаптации к новизне для каждой крысы было проведено три 5-минутные сессии в открытом поле с интервалом в 24 часа. Полученные записи обрабатывали при помощи программы 11еаШтег (ОрепБаепсе, Россия). При оценке поведения в открытом поле отмечали количество и среднюю и суммарную длительность стоек и груминга, количество пересеченных центральных и периферических квадратов, умываний, почесываний, а также болюсов.

Тест «принудительное плавние»

При проведении теста «принудительное плавание» (порсольт-тест) крыс помещали в прозрачный цилиндр высотой в 50 см и диаметром 25 см, заполненный

46 водопроводной водой до уровня 35 см. Температура воды составляла 25±1ПС. За сутки до эксперимента была проведена тренировочная сессия, в которой крыс помещали в цилиндр с водой на 10 мин. Экспериментальные сессии длились 5 мин; после каждого животного воду в цилиндре заменяли. Поведение крыс регистрировали при помощи видеокамеры. Полученные записи обрабатывали при помощи программы ЯваШтег (ОрепБаепсе, Россия). При обработке учитывали суммарную длительность трех типов поведения: активное плавание (карабканье), при котором крыса совершала активные движения, пытаясь выбраться из цилиндра; пассивное плавание, при котором крыса совершала движения, достаточные для поддержания головы над поверхностью воды и перемещения вдоль стенок цилиндра; замирание, при котором крыса совершала только минимальные движения для поддержания головы над поверхностью воды.

Тест на вкусовое предпочтение

За несколько дней до проведения теста крыс рассаживали из клеток в отдельные боксы, оснащенные двумя одинаковыми поилками, чтобы крысы адаптировались к новой обстановке. В первый день эксперимента проводили предварительный тест: в одну из поилок наливали 100 мл водопроводной воды, в другую - 100 мл 1% раствора сахарозы. Через 24 часа измеряли объем жидкости, оставшейся в каждой поилке. После этого снова наливали в них по 100 мл воды или раствора сахарозы. На второй день через 24 часа снова измеряли объем оставшейся жидкости. На третий день повторяли тест, поменяв поилки с водой и раствором сахарозы местами для исключения предпочтения крысами определенной стороны. Подсчитывали среднее потребление воды и раствора сахарозы за второй и третий дни эксперимента и их процентное соотношение. Если крыса потребляла приблизительно поровну воды и раствора сахарозы, считали, что у этого животного отсутствует вкусовое предпочтение.

Исследование нейропротекторного эффекта бутанолового экстракта культуры клеток корня женьшеня и конвенционального противоэпилептического препарата вальпроата

В работе были использованы взрослые самцы крыс линии \Vistar весом 300— 350 г, полученные из питомника ИМБП РАН.

Повреждения мозга, вызываемые длительной эпилептической активностью, были исследованы на модели литий-пилокарпинового эпилептического статуса. За 7 дней до ЭС было проведено МРТ-исследование мозга крыс, участвующих в эксперименте, для исключения возможных патологий структур мозга у этих животных (день 0). Степень повреждений мозга крыс и его динамику оценивали через 2, 7 и 30 дней после ЭС неинвазивным методом, используя МРТ.

Препараты

Для исследования возможности оценки протекторного эффекта препаратов был выбран бутаноловый экстракт культуры корня женьшеня Д-25 (БИОХИММАШ, Москва) (Константинова, et al., 1995). В используемом экстракте содержались гинзенозиды Rgi; Re, Rd, Rc, Rbi, Rb2, Rf (50 мг/г сухого экстракта), а также олиго- и полисахариды.

В качестве конвенционального противоэпилептического препарата, предположительно способного предотвращать повреждение мозга в результате ЭС нами была выбрана вальпроевая кислота (Конвулекс для внутривенного введения, Gerot Pharmazeutika, Австрия). В предварительных экспериментах мы подобрали дозу вальпроата, которую крысы переносили после эпилептического статуса, составившую 150 мг/кг внутрибрюшинно.

Исследование антиконвулъсантного и нейропротекторного эффекта экстракта культуры клеток корня женьшеня

Антиконвульсантный и нейропротекторный эффект бутанолового экстракта женьшеня исследовали, проводя эксперименты по трем схемам.

В первой серии экспериментов крысам опытной группы вводили экстракт женьшеня (18 мг/кг внутрибрюшинно) ежедневно в течение 4 недель, после чего инициировали ЭС и проводили МРТ исследование головного мозга. Крысы контрольной группы получали эквивалентные объемы физраствора.

Чтобы исследовать собственно нейропротекторный эффект экстракта женьшеня, во второй серии экспериментов препараты вводили однократно через 30 мин после прерывания ЭС паральдегидом. Крысы получали 18 мг/кг или 180 мг/кг бутанолового экстракта женьшеня, либо 150 мг/кг вальпроата внутрибрюшинно. Контрольные крысы (группа ЭС) получали физраствор.

Также был исследован эффект хронического введения экстракта женьшеня на повреждения мозга крысы в результате ЭС. В этой серии экспериментов крысам вводили экстракт женьшеня через 1 час после купирования судорог, а затем в течение 4 недель - ежедневно в дозе 18 мг/кг. Крысы контрольной группы получали эквивалентные объемы физраствора.

Результаты МРТ-исследования мозга крыс всех групп, перенесших ЭС, сравнивали с результатами исследования мозга интактных крыс, которые подвергались тем же манипуляциям, что и крысы из экспериментальных групп, но не получали пилокарпин и не переносили ЭС.

Статистическая обработка результатов

Статистическая обработка полученных данных была проведена с помощью пакета программ 81айзйса 6.0. Полученные выборки данных были проверены на нормальность распределения. Для анализа достоверности различий между группами применяли ^критерий Стьюдента для выборок с нормальным распределением и непараметрический и-критерий Манна-Уитни. При анализе динамики изменений статистическую достоверность различий оценивали с помощью 1:-критерия Стьюдента для связанных выборок с нормальным распределением и непараметрический критерий Вилкоксона. При анализе долей в выборках применяли точный критерий Фишера.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Сулейманова, Елена Мирзануровна

выводы

2. Время релаксации Т2, возрастание которого наблюдается в гиппокампе крыс в острый период после ЭС, является маркером, предсказывающим степень редукции гиппокампа, выявляемой в хронический период после ЭС.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Сулейманова, Елена Мирзануровна, Москва

1. Алиханов A.A., Рыжков Б.Н., Демушкина A.A. Визуализация диспластических субстратов мозга у детей с эпилепсией // Нейрохирургия и неврология детского возраста. 2010. Т. 1. С. 27-38.

2. Гусев Е И., Коновалов А.Н., Беляков В.В. и др. Методы исследования в неврологии и нейрохирургии. М: Нолидж, 2000, с. 336.

3. Карлов В.А. Судорожный эпилептический статус. Москва: МЕДпресс-информ, 2003.

4. Карлов В.А. Развивающийся, инволюционирующий мозг, цереброваскулярные заболевания и эпилепсия // Журнал неврологии и психиатрии. 2009. Т. 109. №3. с. 4-7.

5. Константинова H.A., Маханьков В.В., Уварова Н.И. и др. Исследование динамики биосинтеза гинзенозидов в цикле роста каллусной культуры клеток женьшеня (Д-25) // Биотехнология. 1995. (9-10). С. 35-39.

6. Маматханов М.Р., Лебедев К.Э., Себелев К.И. Нейровизуализация при хирургическом лечении медикаментозно-резистентной эпилепсии у детей // Нейрохирургия и неврология детского возраста. 2011. Т. 3. С. 10-17.

7. Мухин К.Ю., Гатауллина С.Х., Петрухин A.C. Палеокортикальная височная эпилепсия, обсуловленная мезиальным височным склерозом: клиника, диагностика и лечение // Русский журнал детской неврологии. 2008. Т. 3. №3. С. 41 60.

8. Мухин К.Ю., Петрухин A.C., Васильева И.А. Современные аспекты диагностики и лечения эпилепсии в детском и подростковом возрасте // Психиатрия и психофармакотерапия. 2004. Т. 6. №1.

9. Петрухин A.C., Воронкова К.В., Пылаева O.A. и др. Принципы рациональной терапии эпилепсии // Лечебное дело. 2010. Т. 2. С. 10-18.

10. Ринкк П.А. Магнитный резонанс в медицине. М: Гэотар-Мед, 2003, с. 33-82.

11. Федин А.И., Алиханов A.A., Генералов В.О. Мезиальный височный склероз. Современное состояние проблемы. // Альманах клинической медицины. 2006. №13. С. 159-169.

12. Хауссер К.Х., Кальбитцер Х.Р. ЯМР в медицине и биологии: структура молекул, томография, спектроскопия in-vivo. Киев: Наук, думка, 1993, с. 165-181.

13. Andre V., Dube C., Francois J., et al. Pathogenesis and pharmacology of epilepsy in the lithium-pilocarpine model // Epilepsia. 2007. V. 48 Suppl 5. P. 41-47.

14. Attele A. S., Wu J. A. and Yuan C. S. Ginseng pharmacology: multiple constituents and multiple actions // Biochem Pharmacol. 1999. V. 58(11). P. 1685-1693.

15. Baur R. and Sigel E. Benzodiazepines affect channel opening of GAB A A receptors induced by either agonist binding site // Mol Pharmacol. 2005. V. 67(4). P. 1005-1008.

16. Ben-Ari Y. Limbic seizure and brain damage produced by kainic acid: mechanisms and relevance to human temporal lobe epilepsy // Neuroscience. 1985. V. 14(2). P. 375403.

17. Ben-Ari Y. and Dudek F. E. Primary and secondary mechanisms of epileptogenesis in the temporal lobe: there is a before and an after // Epilepsy Curr. 2010. V. 10(5). P. 118-125.

18. Bolanos A. R., Sarkisian M., Yang Y., et al. Comparison of valproate and phenobarbital treatment after status epilepticus in rats // Neurology. 1998. V. 51(1). P. 41-48.

19. Bonilha L., Rorden C., Appenzeller S., et al. Gray matter atrophy associated with duration of temporal lobe epilepsy // Neuroimage. 2006. V. 32(3). P. 1070-1079.

20. Brandt C., Gastens A. M., Sun M., et al. Treatment with valproate after status epilepticus: effect on neuronal damage, epileptogenesis, and behavioral alterations in rats //Neuropharmacology. 2006. V. 51(4). P. 789-804.

21. Bronen R. A., Cheung G., Charles J. T., et al. Imaging findings in hippocampal sclerosis: correlation with pathology // AJNR Am J Neuroradiol. 1991. V. 12(5). P. 933-940.

22. Cheng H. L., Stikov N., Ghugre N. R., et al. Practical medical applications of quantitative MR relaxometry // J Magn Reson Imaging. 2012. V. 36(4). P. 805-824.

23. Choi D. W. Ionic dependence of glutamate neurotoxicity // J Neurosci. 1987. V. 7(2). P. 369-379.

24. Clifford D. B., Olney J. W., Benz A. M., et al. Ketamine, phencyclidine, and MK-801 protect against kainic acid-induced seizure-related brain damage // Epilepsia. 1990. V. 31(4). P. 382-390.

25. Corbett D., Larsen J. and Langdon K. D. Diazepam delays the death of hippocampal CA1 neurons following global ischemia // Exp Neurol. 2008. V. 214(2). P. 309-314.

26. Covolan L. and Mello L. E. Temporal profile of neuronal injury following pilocarpine or kainic acid-induced status epilepticus // Epilepsy Res. 2000. V. 39(2). P. 133-152.

27. Covolan L. and Mello L. E. Assessment of the progressive nature of cell damage in the pilocarpine model of epilepsy // Braz J Med Biol Res. 2006. V. 39(7). P. 915-924.

28. DeGiorgio C. M., Tomiyasu U., Gott P. S., et al. Hippocampal pyramidal cell loss in human status epilepticus // Epilepsia. 1992. V. 33(1). P. 23-27.

29. Ebert U., Brandt C. and Loscher W. Delayed sclerosis, neuroprotection, and limbic epileptogenesis after status epilepticus in the rat // Epilepsia. 2002. V. 43 Suppl 5. P. 86-95.

30. Epstein M. H. and O'Connor J. S. Destructive effects of prolonged status epilepticus // J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1966. V. 29(3). P. 251-254.

31. Fujikawa D. G. Neuroprotective effect of ketamine administered after status epilepticus onset // Epilepsia. 1995. V. 36(2). P. 186-195.

32. Fujikawa D. G., Itabashi H. H., Wu A., et al. Status epilepticus-induced neuronal loss in humans without systemic complications or epilepsy // Epilepsia. 2000. V. 41(8). P. 981-991.

33. Fujikawa D. G., Shinmei S. S. and Cai B. Seizure-induced neuronal necrosis: implications for programmed cell death mechanisms // Epilepsia. 2000. V. 41 Suppl 6. P. S9-13.

34. Fujikawa D. G., Shinmei S. S. and Cai B. Kainic acid-induced seizures produce necrotic, not apoptotic, neurons with internucleosomal DNA cleavage: implications for programmed cell death mechanisms //Neuroscience. 2000. V. 98(1). P. 41-53.

35. Herrmann E. K., Hahn K., Kratzer C., et al. Status epilepticus as a risk factor for postencephalitic parenchyma loss evaluated by ventricle brain ratio measurement on MR imaging // AJNR Am J Neuroradiol. 2006. V. 27(6). P. 1245-1251.

36. Holmes G. L. and Ben-Ari Y. The neurobiology and consequences of epilepsy in the developing brain // Pediatr Res. 2001. V. 49(3). P. 320-325.

37. Honchar M. P., Olney J. W. and Sherman W. R. Systemic cholinergic agents induce seizures and brain damage in lithium-treated rats // Science. 1983. V. 220(4594). P. 323-325.

38. Jackson G. D., Berkovic S. F., Tress B. M., et al. Hippocampal sclerosis can be reliably detected by magnetic resonance imaging // Neurology. 1990. V. 40(12). P. 1869-1875.

39. Jessberger S., Nakashima K., Clemenson G. D., Jr., et al. Epigenetic modulation of seizure-induced neurogenesis and cognitive decline // J Neurosci. 2007. V. 27(22). P. 5967-5975.

40. Johannessen C. U. and Johannessen S. I. Valproate: past, present, and future // CNS Drug Rev. 2003. V. 9(2). P. 199-216.

41. Jones D. M., Esmaeil N., Maren S., et al. Characterization of pharmacoresistance to benzodiazepines in the rat Li-pilocarpine model of status epilepticus // Epilepsy Res.2002. V. 50(3). P. 301-312.

42. Kim S., Kim T., Ahn K., et al. Ginsenoside Rg3 antagonizes NMDA receptors through a glycine modulatory site in rat cultured hippocampal neurons // Biochem Biophys Res Commun. 2004. V. 323(2). P. 416-424.

43. Kim S. and Rhim H. Ginsenosides inhibit NMDA receptor-mediated epileptic discharges in cultured hippocampal neurons // Arch Pharm Res. 2004. V. 27(5). P. 524530.

44. Kimura T., Saunders P. A., Kim H. S., et al. Interactions of ginsenosides with ligand-bindings of GABA(A) and GABA(B) receptors // Gen Pharmacol. 1994. V. 25(1). P. 193-199.

45. Kobayashi E., DAgostino M. D., Lopes-Cendes I., et al. Hippocampal atrophy and T2-weighted signal changes in familial mesial temporal lobe epilepsy // Neurology.2003. V. 60(3). P. 405-409.

46. Kubova H., Rejchrtova J., Redkozubova O., et al. Outcome of status epilepticus in immature rats varies according to the paraldehyde treatment // Epilepsia. 2005. V. 46 Suppl 5. P. 38-42.

47. Kudin A. P., Debska-Vielhaber G., Vielhaber S., et al. The mechanism of neuroprotection by topiramate in an animal model of epilepsy // Epilepsia. 2004. V. 45(12). P. 1478-1487.

48. Lee J. H., Kim S. R., Bae C. S., et al. Protective effect of ginsenosides, active ingredients of Panax ginseng, on kainic acid-induced neurotoxicity in rat hippocampus //Neurosci Lett. 2002. V. 325(2). P. 129-133.

49. Lemos T. and Cavalheiro E. A. Suppression of pilocarpine-induced status epilepticus and the late development of epilepsy in rats // Exp Brain Res. 1995. V. 102(3). P. 423-428.

50. Li X. Y., Liang J., Tang Y. B., et al. Ginsenoside Rd prevents glutamate-induced apoptosis in rat cortical neurons // Clin Exp Pharmacol Physiol. 2010. V. 37(2). P. 199204.

51. Lian X. Y., Zhang Z. Z. and Stringer J. L. Anticonvulsant activity of ginseng on seizures induced by chemical convulsants // Epilepsia. 2005. V. 46(1). P. 15-22.

52. Liao B., Newmark H. and Zhou R. Neuroprotective effects of ginseng total saponin and ginsenosides Rbl and Rgl on spinal cord neurons in vitro // Exp Neurol. 2002. V. 173(2). P. 224-234.

53. Lim J. H., Wen T. C., Matsuda S., et al. Protection of ischemic hippocampal neurons by ginsenoside Rbl, a main ingredient of ginseng root // Neurosci Res. 1997. V. 28(3). P. 191-200.

54. Lipton S. A. and Rosenberg P. A. Excitatory amino acids as a final common pathway for neurologic disorders // N Engl J Med. 1994. V. 330(9). P. 613-622.

55. Lopez-Meraz M. L., Niquet J. and Wasterlain C. G. Distinct caspase pathways mediate necrosis and apoptosis in subpopulations of hippocampal neurons after status epilepticus // Epilepsia. 2010. V. 51 Suppl 3. P. 56-60.

56. Malmgren K. and Thom M. Hippocampal sclerosis—origins and imaging // Epilepsia. 2012. V. 53 Suppl 4. P. 19-33.

57. Meldrum B. S., Vigouroux R. A., Rage P., et al. Hippocampal lesions produced by prolonged seizures in paralyzed artificially ventilated baboons // Experientia. 1973. V. 29(5). P. 561-563.

58. Mello L. E., Cavalheiro E. A., Tan A. M., et al. Circuit mechanisms of seizures in the pilocarpine model of chronic epilepsy: cell loss and mossy fiber sprouting // Epilepsia. 1993. V. 34(6). P. 985-995.

59. Mello L. E. A. M., Covolan L., Hamani C., et al. Excitotoxity in status epilepticus // Status epilepticus: mechanisms and management,2006.118

60. Mitchell L. A., Jackson G. D., Kalnins R. M., et al. Anterior temporal abnormality in temporal lobe epilepsy: a quantitative MRI and histopathologic study // Neurology. 1999. V. 52(2). P. 327-336.

61. Monti B., Polazzi E. and Contestabile A. Biochemical, molecular and epigenetic mechanisms of valproic acid neuroprotection // Curr Mol Pharmacol. 2009. V. 2(1). P. 95-109.

62. Mori H., Mizutani T., Yoshimura M., et al. Unilateral brain damage after prolonged hemiconvulsions in the elderly associated with theophylline administration // J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1992. V. 55(6). P. 466-469.

63. Morland C., Boldingh K. A., Iversen E. G., et al. Valproate is neuroprotective against malonate toxicity in rat striatum: an association with augmentation of high-affinity glutamate uptake // J Cereb Blood Flow Metab. 2004. V. 24(11). P. 1226-1234.

64. Morrisett R. A., Jope R. S. and Snead O. C., 3rd. Status epilepticus is produced by administration of cholinergic agonists to lithium-treated rats: comparison with kainic acid // Exp Neurol. 1987. V. 98(3). P. 594-605.

65. Nah S. Y., Park H. J. and McCleskey E. W. A trace component of ginseng that inhibits Ca2+ channels through a pertussis toxin-sensitive G protein // Proc Natl Acad Sci USA. 1995. V. 92(19). P. 8739-8743.

66. Niebauer M. and Gruenthal M. Topiramate reduces neuronal injury after experimental status epilepticus // Brain Res. 1999. V. 837(1-2). P. 263-269.

67. Pell G. S., Briellmann R. S., Waites A. B., et al. Voxel-based relaxometry: a new approach for analysis of T2 relaxometry changes in epilepsy // Neuroimage. 2004. V. 21(2). P. 707-713.

68. Phiel C. J., Zhang F., Huang E. Y., et al. Histone deacetylase is a direct target of valproic acid, a potent anticonvulsant, mood stabilizer, and teratogen // J Biol Chem. 2001. V. 276(39). P. 36734-36741.

69. Pitkanen A., Kharatishvili I., Narkilahti S., et al. Administration of diazepam during status epilepticus reduces development and severity of epilepsy in rat // Epilepsy Res. 2005. V. 63(1). P. 27-42.

70. Pitkanen A. and Kubova H. Antiepileptic drugs in neuroprotection // Expert Opin Pharmacother. 2004. V. 5(4). P. 777-798.

71. Pitkanen A. and Lukasiuk K. Molecular and cellular basis of epileptogenesis in symptomatic epilepsy // Epilepsy Behav. 2009. V. 14 Suppl 1. P. 16-25.

72. Racine R. J. Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure // Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1972. V. 32(3). P. 281-294.

73. Ramsay R. E. Controlled and comparative trials with valproate: United States // Epilepsia. 1984. V. 25 Suppl 1. P. S40-43.

74. Rice A. C. and DeLorenzo R. J. NMDA receptor activation during status epilepticus is required for the development of epilepsy // Brain Res. 1998. V. 782(1-2). P. 240-247.

75. Rice A. C. and DeLorenzo R. J. N-methyl-D-aspartate receptor activation regulates refractoriness of status epilepticus to diazepam //Neuroscience. 1999. V. 93(1). P. 117123.

76. Rice A. C., Floyd C. L., Lyeth B. G., et al. Status epilepticus causes long-term NMDA receptor-dependent behavioral changes and cognitive deficits // Epilepsia. 1998. V. 39(11). P. 1148-1157.

77. Richens A. and Ahmad S. Controlled trial of sodium valproate in severe epilepsy // Br Med J. 1975. V. 4(5991). P. 255-256.

78. Rigoulot M. A., Koning E., Ferrandon A., et al. Neuroprotective properties of topiramate in the lithium-pilocarpine model of epilepsy // J Pharmacol Exp Ther. 2004. V. 308(2). P. 787-795.

79. Roch C., Leroy C., Nehlig A., et al. Magnetic resonance imaging in the study of the lithium-pilocarpine model of temporal lobe epilepsy in adult rats // Epilepsia. 2002. V. 43(4). P. 325-335.

80. Rudakewich M., Ba F. and Benishin C. G. Neurotrophic and neuroprotective actions of ginsenosides Rb(l) and Rg(l) // Planta Med. 2001. V. 67(6). P. 533-537.

81. Sankar R., Shin D. H., Liu H., et al. Patterns of status epilepticus-induced neuronal injury during development and long-term consequences // J Neurosci. 1998. V. 18(20). P. 8382-8393.

82. Scharfman H. E. and Schwartzkroin P. A. Protection of dentate hilar cells from prolonged stimulation by intracellular calcium chelation // Science. 1989. V. 246(4927). P. 257-260.

83. Scott R. C., King M. D., Gadian D. G., et al. Hippocampal abnormalities after prolonged febrile convulsion: a longitudinal MRI study // Brain. 2003. V. 126(Pt 11). P. 2551-2557.

84. Tasch E., Cendes F., Li L. M., et al. Neuroimaging evidence of progressive neuronal loss and dysfunction in temporal lobe epilepsy // Ann Neurol. 1999. V. 45(5). P. 568-576.

85. Townsend T. N., Bernasconi N., Pike G. B., et al. Quantitative analysis of temporal lobe white matter T2 relaxation time in temporal lobe epilepsy // Neuroimage. 2004. V. 23(1). P. 318-324.

86. Treiman D. M. The role of benzodiazepines in the management of status epilepticus //Neurology. 1990. V. 40(5 Suppl 2). P. 32-42.

87. Turski L., Ikonomidou C., Turski W. A., et al. Review: cholinergic mechanisms and epileptogenesis. The seizures induced by pilocarpine: a novel experimental model of intractable epilepsy // Synapse. 1989. V. 3(2). P. 154-171.

88. Turski W. A., Cavalheiro E. A., Schwarz M., et al. Limbic seizures produced by pilocarpine in rats: behavioural, electroencephalographic and neuropathological study // Behav Brain Res. 1983. V. 9(3). P. 315-335.

89. Wang Q., Sun L. H., Jia W., et al. Comparison of ginsenosides Rgl and Rbl for their effects on improving scopolamine-induced learning and memory impairment in mice //Phytother Res. 2010. V. 24(12). P. 1748-1754.

90. Wieshmann U. C., Woermann F. G., Lemieux L., et al. Development of hippocampal atrophy: a serial magnetic resonance imaging study in a patient who developed epilepsy after generalized status epilepticus // Epilepsia. 1997. V. 38(11). P. 1238-1241.

91. Williams M. B. and Jope R. S. Modulation by inositol of cholinergic- and serotonergic-induced seizures in lithium-treated rats // Brain Res. 1995. V. 685(1-2). P. 169-178.

92. Yang J. H., Han S. J., Ryu J. H., et al. Ginsenoside Rh2 ameliorates scopolamine-induced learning deficit in mice // Biol Pharm Bull. 2009. V. 32(10). P. 1710-1715.

93. Ye R., Han J., Kong X., et al. Protective effects of ginsenoside Rd on PC 12 cells against hydrogen peroxide // Biol Pharm Bull. 2008. V. 31(10). P. 1923-1927.

94. Yoshikawa T., Akiyoshi Y., Susumu T., et al. Ginsenoside Rbl reduces neurodegeneration in the peri-infarct area of a thromboembolic stroke model in nonhuman primates // J Pharmacol Sei. 2008. V. 107(1). P. 32-40.

95. Zhang Y. F., Fan X. J., Li X., et al. Ginsenoside Rgl protects neurons from hypoxic-ischemic injury possibly by inhibiting Ca2+ influx through NMDA receptors and L-type voltage-dependent Ca2+ channels // Eur J Pharmacol. 2008. V. 586(1-3). P. 90-99.

96. Aggleton J. P. and Vann S. D. Testing the importance of the retrosplenial navigation system: lesion size but not strain matters: a reply to Harker and Whishaw // Neurosci Biobehav Rev. 2004. V. 28(5). P. 525-531.

97. Brandt C., Glien M., Gastens A. M., et al. Prophylactic treatment with levetiracetam after status epilepticus: lack of effect on epileptogenesis, neuronal damage, and behavioral alterations in rats // Neuropharmacology. 2007. V. 53(2). P. 207-221.

98. Brown J. W. and Braver T. S. Risk prediction and aversion by anterior cingulate cortex // Cogn Affect Behav Neurosci. 2007. V. 7(4). P. 266-277.

99. Cardoso A., Madeira M. D., Paula-Barbosa M. M., et al. Retrosplenial granular b cortex in normal and epileptic rats: a stereological study // Brain Res. 2008. V. 1218. P. 206-214.

100. Cerbone A. and Sadile A. G. Behavioral habituation to spatial novelty: interference and noninterference studies // Neurosci Biobehav Rev. 1994. V. 18(4). P. 497-518.

101. Chandler K. E., Princivalle A. P., Fabian-Fine R., et al. Plasticity of GABA(B) receptor-mediated heterosynaptic interactions at mossy fibers after status epilepticus // J Neurosci. 2003. V. 23(36). P. 11382-11391.

102. Choy M., Cheung K. K., Thomas D. L., et al. Quantitative MRI predicts status epilepticus-induced hippocampal injury in the lithium-pilocarpine rat model // Epilepsy Res. 2010. V. 88(2-3). P. 221-230.

103. Cooper B. G. and Mizumori S. J. Temporary inactivation of the retrosplenial cortex causes a transient reorganization of spatial coding in the hippocampus //J Neurosci. 2001. V. 21(11). P. 3986-4001.

104. Dalley J. W., Cardinal R. N. and Robbins T. W. Prefrontal executive and cognitive functions in rodents: neural and neurochemical substrates // Neurosci Biobehav Rev. 2004. V. 28(7). P. 771-784.

105. Davis M. and Whalen P. J. The amygdala: vigilance and emotion // Мої Psychiatry. 2001. V. 6(1). P. 13-34.

106. Dellu-Hagedorn F. Relationship between impulsivity, hyperactivity and working memory: a differential analysis in the rat // Behav Brain Funct. 2006. V. 2. P. 10.

107. Druga R., Kubova H., Suchomelova L., et al. Lithium/pilocarpine status epilepticus-induced neuropathology of piriform cortex and adjoining structures in rats is age-dependent // Physiol Res. 2003. V. 52(2). P. 251-264.

108. Epps S. A. and Weinshenker D. Rhythm and blues: Animal models of epilepsy and depression comorbidity // Biochem Pharmacol. 2012.

109. Fiddick L. There is more than the amygdala: potential threat assessment in the cingulate cortex // Neurosci Biobehav Rev. 2011. V. 35(4). P. 1007-1018.

110. Frankland P. W., Bontempi B., Talton L. E., et al. The involvement of the anterior cingulate cortex in remote contextual fear memory // Science. 2004. V. 304(5672). P. 881-883.

111. Halonen T., Nissinen J. and Pitkanen A. Effect of lamotrigine treatment on status epilepticus-induced neuronal damage and memory impairment in rat // Epilepsy Res. 2001. V. 46(3). P. 205-223.

112. Hort J., Brozek G., Mares P., et al. Cognitive functions after pilocarpine-induced status epilepticus: changes during silent period precede appearance of spontaneous recurrent seizures // Epilepsia. 1999. V. 40(9). P. 1177-1183.

113. Izquierdo I., Cammarota M., Da Silva W. C., et al. The evidence for hippocampal long-term potentiation as a basis of memory for simple tasks // An Acad Bras Cienc. 2008. V. 80(1). P. 115-127.

114. Izquierdo L. A., Barros D. M., Vianna M. R., et al. Molecular pharmacological dissection of short- and long-term memory // Cell Mol Neurobiol. 2002. V. 22(3). P. 269-287.

115. Kalviainen R., Salmenpera T., Partanen K., et al. Recurrent seizures may cause hippocampal damage in temporal lobe epilepsy // Neurology. 1998. V. 50(5). P. 13771382.

116. Kanner A. M. and Nieto J. C. Depressive disorders in epilepsy // Neurology. 1999. V. 53(5 Suppl 2). P. S26-32.

117. Kherlopian A. R., Song T., Duan Q., et al. A review of imaging techniques for systems biology // BMC Syst Biol. 2008. V. 2. P. 74.

118. Kim H. S., Hwang S. L. and Oh S. Ginsenoside Rc and Rgl differentially modulate NMDA receptor subunit mRNA levels after intracerebroventricular infusion in rats // Neurochem Res. 2000. V. 25(8). P. 1149-1154.

119. Lee E., Kim S., Chung K. C., et al. 20(S)-ginsenoside Rh2, a newly identified active ingredient of ginseng, inhibits NMDA receptors in cultured rat hippocampal neurons // Eur J Pharmacol. 2006. V. 536(1-2). P. 69-77.

120. Leite J. P., Garcia-Cairasco N. and Cavalheiro E. A. New insights from the use of pilocarpine and kainate models // Epilepsy Res. 2002. V. 50(1-2). P. 93-103.

121. Leite J. P., Nakamura E. M., Lemos T., et al. Learning impairment in chronic epileptic rats following pilocarpine-induced status epilepticus // Braz J Med Biol Res. 1990. V. 23(8). P. 681-683.

122. Lencz T., McCarthy G., Bronen R. A., et al. Quantitative magnetic resonance imaging in temporal lobe epilepsy: relationship to neuropathology and neuropsychological function // Ann Neurol. 1992. V. 31(6). P. 629-637.

123. Lin Z. Y., Chen L. M., Zhang J., et al. Ginsenoside Rbl selectively inhibits the activity of L-type voltage-gated calcium channels in cultured rat hippocampal neurons // Acta Pharmacol Sin. 2012. V. 33(4). P. 438-444.

124. Liu F., Zheng X. L. and Li B. M. The anterior cingulate cortex is involved in retrieval of long-term/long-lasting but not short-term memory for step-through inhibitory avoidance in rats // Neurosci Lett. 2009. V. 460(2). P. 175-179.

125. Logroscino G., Hesdorffer D. C., Cascino G., et al. Short-term mortality after a first episode of status epilepticus // Epilepsia. 1997. V. 38(12). P. 1344-1349.

126. Logroscino G., Hesdorffer D. C., Cascino G., et al. Mortality after a first episode of status epilepticus in the United States and Europe // Epilepsia. 2005. V. 46 Suppl 11. P. 46-48.

127. Martin R. C., Sawrie S. M., Knowlton R. C., et al. Bilateral hippocampal atrophy: consequences to verbal memory following temporal lobectomy // Neurology. 2001. V. 57(4). P. 597-604.

128. Martin S. J. and Clark R. E. The rodent hippocampus and spatial memory: from synapses to systems // Cell Mol Life Sci. 2007. V. 64(4). P. 401-431.

129. Mathur A., Shandarin A., LaViolette S. R., et al. Locomotion and stereotypy induced by scopolamine: contributions of muscarinic receptors near the pedunculopontine tegmental nucleus // Brain Res. 1997. V. 775(1-2). P. 144-155.

130. Mazarati A. M., Hantao L., Naylor D. E., et al. Self-sustaining status epilepticus. // Status epilepticus: mechanisms and management., The MIT Press,2006. P. 207-228.

131. Mazarati A. M., Pineda E., Shin D., et al. Comorbidity between epilepsy and depression: role of hippocampal interleukin-lbeta // Neurobiol Dis. 2010. V. 37(2). P. 461-467. *

132. McGaugh J. L. Time-dependent processes in memory storage // Science. 1966. V. 153(3742). P. 1351-1358.

133. Morris R. G. and Frey U. Hippocampal synaptic plasticity: role in spatial learning or the automatic recording of attended experience? // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 1997. V. 352(1360). P. 1489-1503.

134. Morris R. G., Garrud P., Rawlins J. N., et al. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions //Nature. 1982. V. 297(5868). P. 681-683.125

135. Naylor D. E. and Wasterlain C. G. GABA synapses and the rapid loss of inhibition to dentate gyrus granule cells after brief perforant-path stimulation // Epilepsia. 2005. V. 46 Suppl 5. P. 142-147.

136. Neligan A. and Shorvon S. D. Frequency and prognosis of convulsive status epilepticus of different causes: a systematic review // Arch Neurol. 2010. V. 67(8). P. 931-940.

137. O'Donnell K. C. and Gould T. D. The behavioral actions of lithium in rodent models: leads to develop novel therapeutics // Neurosci Biobehav Rev. 2007. V. 31(6). P. 932-962.

138. Parent J. M. Adult neurogenesis in the intact and epileptic dentate gyrus // Prog Brain Res. 2007. V. 163. P. 529-540.

139. Parent J. M. and Lowenstein D. H. Mossy fiber reorganization in the epileptic hippocampus // Curr Opin Neurol. 1997. V. 10(2). P. 103-109.

140. Parent J. M., Yu T. W., Leibowitz R. T., et al. Dentate granule cell neurogenesis is increased by seizures and contributes to aberrant network reorganization in the adult rat hippocampus// J Neurosci. 1997. V. 17(10). P. 3727-3738.

141. Parrón C., Poucet B. and Save E. Cooperation between the hippocampus and the entorhinal cortex in spatial memory: a disconnection study // Behav Brain Res. 2006. V. 170(1). P. 99-109.

142. Paxinos G. and Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Academic Press, 1998.

143. Pineda E., Shin D., Sankar R., et al. Comorbidity between epilepsy and depression: experimental evidence for the involvement of serotonergic, glucocorticoid, and neuroinflammatory mechanisms // Epilepsia. 2010. V. 51 Suppl 3. P. 110-114.

144. Pitkanen A., Nissinen J., Nairismagi J., et al. Progression of neuronal damage after status epilepticus and during spontaneous seizures in a rat model of temporal lobe epilepsy // Prog Brain Res. 2002. V. 135. P. 67-83.

145. Plamondon H. and Khan S. Characterization of anxiety and habituation profile following global ischemia in rats // Physiol Behav. 2005. V. 84(4). P. 543-552.

146. Priel M. R., dos Santos N. F. and Cavalheiro E. A. Developmental aspects of the pilocarpine model of epilepsy // Epilepsy Res. 1996. V. 26(1). P. 115-121.

147. Prut L. and Belzung C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review // Eur J Pharmacol. 2003. V. 463(1-3). P. 333.

148. Quiroz J. A., Gould T. D. and Manji H. K. Molecular effects of lithium // Mol Interv. 2004. V. 4(5). P. 259-272.

149. Rankin C. H., Abrams T., Barry R. J., et al. Habituation revisited: an updated and revised description of the behavioral characteristics of habituation // Neurobiol Learn Mem. 2009. V. 92(2). P. 135-138.

150. Shorvon S. Clinical trials in acute repetitive seizures and status epilepticus // Epileptic Disord. 2012. V. 14(2). P. 138-147.

151. Stancampiano R., Cocco S., Cugusi C., et al. Serotonin and acetylcholine release response in the rat hippocampus during a spatial memory task // Neuroscience. 1999. V. 89(4). P. 1135-1143.

152. Swinkels W. A., van Emde Boas W., Kuyk J., et al. Interictal depression, anxiety, personality traits, and psychological dissociation in patients with temporal lobe epilepsy (TLE) and extra-TLE // Epilepsia. 2006. V. 47(12). P. 2092-2103.

153. Thiel C. M., Huston J. P. and Schwarting R. K. Hippocampal acetylcholine and habituation learning//Neuroscience. 1998. V. 85(4). P. 1253-1262.

154. Thiel C. M., Muller C. P., Huston J. P., et al. High versus low reactivity to a novel environment: behavioural, pharmacological and neurochemical assessments // Neuroscience. 1999. V. 93(1). P. 243-251.

155. Vezzani A., French J., Bartfai T., et al. The role of inflammation in epilepsy // Nat Rev Neurol. 2011. V. 7(1). P. 31-40.

156. Vianna M. R., Alonso M., Viola H., et al. Role of hippocampal signaling pathways in long-term memory formation of a nonassociative learning task in the rat // Learn Mem. 2000. V. 7(5). P. 333-340.

157. Wasterlain C. G. and Chen J. W. Mechanistic and pharmacologic aspects of status epilepticus and its treatment with new antiepileptic drugs // Epilepsia. 2008. V. 49 Suppl 9. P. 63-73.a

158. Wasterlain C. G., Liu H., Naylor D. E., et al. Molecular basis of self-sustaining seizures and pharmacoresistance during status epilepticus: The receptor trafficking hypothesis revisited // Epilepsia. 2009. V. 50 Suppl 12. P. 16-18.

Информация о работе

Сулейманова, Елена Мирзануровна
кандидата биологических наук
Москва, 2012
ВАК 03.03.01

Диссертация

Структурно-функциональный анализ последствий длительной судорожной активности и эффективности нейропротекторов у крыс методом магнитно-резонансной томографии - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы