Глюкокортикоиды и абсансы в генетической модели эпилепсии у
advertisement
Стресс и абсансы в генетической модели эпилепсии у крыс Елена Толмачева 1,3, Melly Oitzl 2, Gilles van Luijtelaar 3 1 - Институт проблем передачи информации, РАН (ИППИ РАН), Москва, Россия 2 – Отдел Медицинской фармакологии, Университет г. Лейден, Нидерланды 3 – Отдел Биологической Психологии, Радбауд Университет г. Наймеген, Нидерланды Аннотация Известно, что стресс и повышенный уровень глюкокорикоидов оказывают воздействие на нейронную возбудимость и изменяют судорожную чувствительность мозга. Несмотря на обширные клинические и экспериментальные данные о прокнвульсивном эффекте стресса, практически ничего не известно о роли стресса в эпилептогенезе неконвульсивных форм эпилепсии. В данной работе мы исследовали эффект острого стресса на количество спайк-волновых разрядов у крыс линии WAG/Rij, представляющих генетическую модель абсансной эпилепсии. В работе использовали крыс в возрасте 3-5 месяцев с хронически вживленным электродами. В течение трех последовательных дней крыс подвергали стрессу различной интенсивности. Электрическая стимуляция вызывала двухфазный эффект: в первые 15 минут спайк-волновая активность снижалась, в зависимости от интенсивности стимуляции, а затем несколько увеличивалась. При повторении воздействия повышенный уровень абсансной эпилептической активности присутствовал на следующий день уже за час до начала стимуляции. Таким образом, хотя само стрессорное воздействие ведет к кратковременному подавлению спайк-волновой активности у крыс линии WAG/Rij, стресс связанный с ожиданием предстоящего негативного воздействия повышает уровень эпилептической активности. судорожную чувствительность и принимают участие в эпилептогенезе. Несмотря на обширные клинические и экспериментальные данные о том, что стресс изменяет судорожную чувствительность, практически ничего не известно о роли стресса в абсансной эпилепсии. Абсансная эпилепсия является неконвульсивной формой эпилепсии, основным атрибутом которой являются спонтанные вспышки билатерально синхронной спайк-волновой активности (spike-wave discharges – SWDs), генерируемой в таламокортикальной нейронной сети. Характерной особенностью абсансных судорог является кратковременное снижение ответа на внешние стимулы и снижением произвольности действий. Эпизоды SWD продолжаются прблизительно 5-30 секунд и могут появляться до нескольких сотен раз в день. Босняк и соавт. [1] обнаружила повышенное количество абсансных судорог у детей, живущих в зонах военных конфликтов и регулярно испытывающих в своей жизни стрессорные воздейсвтия. Эти данные дают основание предположить, что реактивность гипоталамогипофизарно-адреналовой системы может быть вовлечена и в патогнез абсансной эпилепсии. В поддержку данной гипотезы, недавно было показано, что острое введение кортикостерона ведет к увеличению количества абсансных судорог у крыс линии WAG/Rij, являющейся экспериментальной генетической моделью абсансной эпилепсии [8,9]. 2. Методика 1. Введение Глюкокортикоидные гормоны (кортизол у человека и кортикостерон у грызунов) секретируются в надпочечниках в циркадианном ритме, а также в ответ на стресс. Эти гормоны критическим образом вовлечены в патогенез большинства психиатрических и неврологических заболеваний [2,3]. Стресс и повышенный уровень глюкокорикоидов оказывают воздействие на нейронную возбудимость, повышают 466 В данной работе мы исследовали эффект стресса на количество спайк-волновых разрядов у крыс линии WAG/Rij. В работе использовали самцов крыс в возрасте 3-5 месяцев с хронически вживленным электродами. В качестве стресса использовали серию из 1, 3 или 10 импульсов электрического тока 1,5 мА (Foot-shocks - FS). Каждая крыса подвергалась трем сериям стимуляции в течение трех дней. Для устранения эффекта последовательности использовали схему позиционного уравнивания, т.е. разным группам предъявляли разные сери FS в разных последовательностях. Электроэнцефалограмму (ЭЭГ) записывали до и после предъявления стресса. Подсчитывали количество и общую продолжительность абсансных судорог (spike-wave discharges - SWDs). Статистическую обработку проводили при помощи многофакторного анализа ANOVA. Достоверными считали различия при уровне значимости р<0.05. Протокол эксперимента был одобрен медицинско-этической комиссией Радбауд Университета г.Наймегена (Нидерланды). первых 15 минут после предъявления (Fnumber of FS =4.18, df=3,83, p<0.01), чем серия из 1 FS (p<0.05). (Fig.4). Для дальнейшего периода времени эффекта интенсивности стрессорного воздействия выявлено не было. 3. Результаты Предъявление FS стресса приводило к двухфазному профилю изменений в количестве SWDs в ЭЭГ у крыс (см. Рис.1). В первые 15 минут после предъявления спайк-волновая активность практически полностью исчезала, и лишь затем снова начиналапервых 15 минут после предъявления (Fnumber of FS =4.18, df=3,83, p<0.01), чем серия из 1 FS (p<0.05). (Fig.4). Для дальнейшего периода времени эффекта интенсивности стрессорного воздействия выявлено не было. нарастать, возвращаясь к своему исходному уровню или превышая его на протяжении последующих 45 мин. ANOVA показала достоверное взаимодействие между фактором времени и дня (Ftime*day=2.14, df=18, 450; p<0.01). Последовательный анализ отдельных интервалов по 15 мин показал, что частота спайк-волновых разрядов градуально повышается в течение хода эксперимента для интервалов 15-30, 30-45 и 45-60 мин после FS (р<0,05). Эффект дня, т.е. достоверное изменение эпилептической активности изо дня в день было обнаружено и в период, предшествующей предъявлению стресса (Fday=3.74, df=3,75, p<0.05). Количество SWDs предшествующих стрессорному воздействию, также как и количество SWDs следующих за стрессорным воздействием, по мере продолжения ежедневного предъявления стрессорного воздействия градуально возрастало (Рис.1). Более того, для нормализованного количества SWDs, следующих за воздействием, эффекта дня найдено не было, что свидетельствует о том, что эффект связан с исходным повышением эпилептической активности еще допервых 15 минут после предъявления (Fnumber of FS =4.18, df=3,83, p<0.01, рис. 1), чем серия из 1 FS (p<0.05). Для дальнейшего периода времени эффекта интенсивности стрессорного воздействия выявлено не было. Была найдена достоверная взаимосвязь между количеством FS, т.е. интенсивностью стрессорного воздействия и временем (Fnumber of FS*time = 1.91, df = 12,276, p<0.05). Серии из 3 и 10 FS были достоверно более эффективны в подавлении SWDs в течение 467 Рис. 1 Изменение количества спайк-волновых разрядов в ЭЭГ в течение 80 минут при повторном предъявлении стрессорного воздействия за 4 экспериментальных дня. Справа представлена отдельная гистограмма для базального количества эпизодов эпилептической активности до предъявления стресса за те же 4 экспериментальных дня. 4. Обсуждение результатов В данной работе показано, что повторное предъявление серии электрических импульсов вызывало двухфазное изменение количества спайкволновых разрядов у крыс линии WAG/Rij. На первом этапе, т.е. в течение первых 15 минут, происходило снижение количества SWDs, тогда как на втором этапе их количество возрастало. Степень первоначального снижения эпилептической активности зависела от интенсивности воздействия, в противоположность этому повышение спайк-волновой активности было одинаковым для всех трех серий стимуляции. Сходное двухфазное изменение в спайк-волновой активности наблюдали при остром системном введении кортикостерона [4]. Первоначальное снижение, зависящее от интенсивости воздействия, могло быть связано с активацией норадренергической системы. Ранее было показано, что фармакологическая блокада норадренергической системы ведет к дозозависимому усилению спайк-волновой активности у крыс линии WAG/Rij [5]. Последующее повышение спайк-волновой активности не зависело от силы стрессорного воздействия, и при этом становилось более выраженным по мере ежедневного предъявления стресса. Более того, ежедневное предъявление стрессорного воздействия приводило к повышению количества SWDs на следующий день до начала самого воздействия. Мы предполагаем, что этот эффект может быть связан с известным феноменом ожидания повторного стресса. Выраженность этого эффекта зависит от состояния лимбической системы, возбудимость которой у крыс линии WAG/Rij значительно повышена по сравнению с неэпилептическими крысами Wistar и ACI [6]. Более того, введение агонистов тормозной ГАМК-ергической системы в гиппокамп, одну из важнейших структур лимбичесокй системы ведет, как было показано, к дозозависимому снижению спайк-волновой активности [7]. Таким образом, несмотря на то, что стрессороне воздействие вызывало кратковременное противоэпилептическое действие, ожидание повторного негативного воздействия, стало причиной продолжительного усиления эпилептической спайкволновой активности у крыс линии WAG/Rij. Литература [1] J., Bosnjak, Vukovic-Bobic, M., Mejaski-Bosnjak, V., 2002. Effect of war on the occurrence of epileptic seizures in children. Epilepsy Behav. 3, 502-509. 468 [2] de Kloet, E.R., Joëls, M., Holsboer, F., 2005. Stress and the brain: from adaptation to disease. Nat. Rev. Neurosci. 6, 463-75. [3] Joels, M., de Kloet, E.R., 1992. Control of neuronal excitability by corticosteroid hormones. Trends Neurosci. 15, 2530. [4] Schridde, U., van Luijtelaar, G., 2004a. Corticosterone increases spike-wave discharges in a dose- and time-dependent manner in WAG/Rij rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 78, 369375. [5] Sitnikova, E., van Luijtelaar, G., 2005. Reduction of adrenergic neurotransmission with clonidine aggravates spikewave seizures and alters activity in the cortex and the thalamus in WAG/Rij rats. Brain Res. Bull. 30, 64(6), 533-540. [6] Tolmacheva, E.A., van Luijtelaar, G., Chepurnov, S.A., Kaminskij, Y., Mares, P., 2004. Cortical and limbic excitability in rats with absence epilepsy. Epilepsy Res. 62, 189-198. [7] Tolmacheva, E.A., van Luijtelaar G., 2007. Absence seizures are reduced by the enhancement of GABA-ergic inhibition in the hippocampus in WAG/Rij rats. Neurosci. Letters 416, 17-21. [8] van Luijtelaar, E.L., Coenen, AM., 1986. Two types of electrocortical paroxysms in an inbred strain of rats. Neurosci. Lett. 70, 393-397. [9] van Luijtelaar, G., Sitnikova, E., Luttjohann, A., 2011. On the origin and suddenness of absences in genetic absence models. Clin. EEG Neurosci. 42, 83-97.
