Эпилептические приступы предотвращают клетки гиппокампа

Сотрудники Стэнфордского университета открыли функцию моховидных клеток гиппокампа в развитии модельной эпилепсии у мышей. Выяснилось, что их активация регулирует переход от начала приступа к возникновению судорог в мышцах. Подробности исследования учёные изложили в статье в журнале Science.

Моховидная клетка. Сredit: Ivan Soltesz, Ph.D., Stanford University

Как выяснилось, моховидные клетки гиппокампа играют роль в развитии тяжёлой лобно-височной эпилепсии, при которой эпилептогенный очаг находится в медиальной или латеральной части височной доли мозга (гиппокамп, к слову, располагается тоже в височных долях). Моховидные клетки вырабатывают нейромедиатор глутамат и поэтому способны принимать участие в активации главных нейронов гиппокампальной зубчатой извилины – гранулярных клеток, при этом повышая возбудимость всей структуры.

Помимо всего, этот тип клеток работает и с корзинчатыми нейронами, располагающимися там же, которые выполняют роль ингибиторов, то есть снижают активность гиппокампа. Из-за этой «двойственной природы» моховидных клеток учёные до сих пор не могли выяснить точный механизм их участия в развитии эпилепсии. И что именно можно считать проявлением их повышенной или пониженной активности, до недавнего времени ясно не было.

Эксперимент учёных Стэнфордского университета помог приоткрыть эти невидимые грани. Исследователи вводили в гиппокамп мышей агонист рецепторов глутамата – каиновую кислоту. Это вещество используется для создания модельной эпилепсии – вызывает эпилептические припадки. Контроль над возбуждением моховидных клеток учёные осуществляли с помощью двух видов опсинов – светочувствительных рецепторов, которые при действии на них света открывали или закрывали ионные каналы и, соответственно, искусственным образом влияли на их возбудимость (подробнее об оптогенетике можно прочитать тут). Возбуждающим (открывающим) опсином служил родопсин, а тормозным (закрывающим) – архиродопсин.

Авторы работы наблюдали, как переходили ранние признаки эпилептического приступа, видимые на электроэнцефалограмме, в явные проявления в виде мышечных судорог. Они увидели прямую связь между подавлением активности моховидных клеток, когда ЭЭГ только начинала выдавать ненормальный рисунок, и повышением вероятности того, что разовьются судороги скелетной мускулатуры. А также наоборот – повышение их активности снижало вероятность судорог, не давая развиваться полноценному приступу.

Авторы заключили, что роль моховидных клеток – это регулировка течения эпилептического припадка, а их нормальная возбудимость активизирует ингибирующие интернейроны и не даёт начальным проявлениям переходить в судороги.

Далее модельных мышей ожидала проверка когнитивных способностей, во время которой учёные продолжили наблюдать за моховидными клетками гиппокампа. Так как гиппокамп отвечает за пространственную память, мышам требовалось отыскать объект, которые они встречали ранее. В результате здоровые животные оказались более успешными в поиске, чем мыши с моделью эпилепсии. Учёные связали это с нарушенной деятельностью моховидных клеток – при снижении их активности в мозге здоровых мышей пространственная память у животных также снижалась.

Новый эксперимент авторов показал, что моховидные клетки участвуют во многих важных процессах. Результаты работы открывают большие перспективы для изучения этих клеток в качестве регуляторов эпилептических приступов и участников нарушений когнитивных способностей, которые возникают при этой патологии. И, возможно, они послужат стартом для создания нового вида лечения эпилепсии.

Текст: Екатерина Заикина

Dentate gyrus mossy cells control spontaneous convulsive seizures and spatial memory by Anh D. Bui, Theresa M. Nguyen, Charles Limouse, Hannah K. Kim, Gergely G. Szabo, Sylwia Felong, Mattia Maroso, Ivan Soltesz in Science. Published Feb 2018.

DOI:10.1126/science.aan4074

Сотрудники Стэнфордского университета открыли функцию моховидных клеток гиппокампа в развитии модельной эпилепсии у мышей. Выяснилось, что их активация регулирует переход от начала приступа к возникновению судорог в мышцах. Подробности исследования учёные изложили в статье в журнале Science.

Моховидная клетка. Сredit: Ivan Soltesz, Ph.D., Stanford University

Как выяснилось, моховидные клетки гиппокампа играют роль в развитии тяжёлой лобно-височной эпилепсии, при которой эпилептогенный очаг находится в медиальной или латеральной части височной доли мозга (гиппокамп, к слову, располагается тоже в височных долях). Моховидные клетки вырабатывают нейромедиатор глутамат и поэтому способны принимать участие в активации главных нейронов гиппокампальной зубчатой извилины – гранулярных клеток, при этом повышая возбудимость всей структуры.

Помимо всего, этот тип клеток работает и с корзинчатыми нейронами, располагающимися там же, которые выполняют роль ингибиторов, то есть снижают активность гиппокампа. Из-за этой «двойственной природы» моховидных клеток учёные до сих пор не могли выяснить точный механизм их участия в развитии эпилепсии. И что именно можно считать проявлением их повышенной или пониженной активности, до недавнего времени ясно не было.

Эксперимент учёных Стэнфордского университета помог приоткрыть эти невидимые грани. Исследователи вводили в гиппокамп мышей агонист рецепторов глутамата – каиновую кислоту. Это вещество используется для создания модельной эпилепсии – вызывает эпилептические припадки. Контроль над возбуждением моховидных клеток учёные осуществляли с помощью двух видов опсинов – светочувствительных рецепторов, которые при действии на них света открывали или закрывали ионные каналы и, соответственно, искусственным образом влияли на их возбудимость (подробнее об оптогенетике можно прочитать тут). Возбуждающим (открывающим) опсином служил родопсин, а тормозным (закрывающим) – архиродопсин.

Авторы работы наблюдали, как переходили ранние признаки эпилептического приступа, видимые на электроэнцефалограмме, в явные проявления в виде мышечных судорог. Они увидели прямую связь между подавлением активности моховидных клеток, когда ЭЭГ только начинала выдавать ненормальный рисунок, и повышением вероятности того, что разовьются судороги скелетной мускулатуры. А также наоборот – повышение их активности снижало вероятность судорог, не давая развиваться полноценному приступу.

Авторы заключили, что роль моховидных клеток – это регулировка течения эпилептического припадка, а их нормальная возбудимость активизирует ингибирующие интернейроны и не даёт начальным проявлениям переходить в судороги.

Далее модельных мышей ожидала проверка когнитивных способностей, во время которой учёные продолжили наблюдать за моховидными клетками гиппокампа. Так как гиппокамп отвечает за пространственную память, мышам требовалось отыскать объект, которые они встречали ранее. В результате здоровые животные оказались более успешными в поиске, чем мыши с моделью эпилепсии. Учёные связали это с нарушенной деятельностью моховидных клеток – при снижении их активности в мозге здоровых мышей пространственная память у животных также снижалась.

Новый эксперимент авторов показал, что моховидные клетки участвуют во многих важных процессах. Результаты работы открывают большие перспективы для изучения этих клеток в качестве регуляторов эпилептических приступов и участников нарушений когнитивных способностей, которые возникают при этой патологии. И, возможно, они послужат стартом для создания нового вида лечения эпилепсии.

Текст: Екатерина Заикина

Dentate gyrus mossy cells control spontaneous convulsive seizures and spatial memory by Anh D. Bui, Theresa M. Nguyen, Charles Limouse, Hannah K. Kim, Gergely G. Szabo, Sylwia Felong, Mattia Maroso, Ivan Soltesz in Science. Published Feb 2018.

DOI:10.1126/science.aan4074