Введение к работе
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:
-
Исследовать динамику повреждений мозга крыс после литий-пилокарпинового ЭС, выявляемых с помощью МРТ на 2, 7 и 30 дни после ЭС.
-
Исследовать индивидуальную изменчивость выявляемых на МРТ изменений в различных структурах мозга в ранний и поздний периоды после ЭС.
-
Исследовать с помощью МРТ зависимость между ранними (2-ой день) и поздними (30-ый день) изменениями, выявляемыми в мозге крыс после ЭС
-
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.
-
Исследовать влияние степени повреждения мозга крыс после ЭС на развитие признаков депрессивного поведения.
-
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 Тг 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:
-
Ранние изменения в мозге крыс, выявляемые после ЭС методом МРТ коррелируют с отставленными повреждениями мозга, вызванными длительными судорогами.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 128 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов работы, обсуждения, выводов и списка
цитируемой литературы, включающего 172 источника. Работа иллюстрирована 48 рисунками.
