Группа исследователей из Медицинского колледжа Университета штата Флорида обнаружила, что аминокислота, вырабатываемая мозгом, может играть решающую роль в предотвращении типа эпилептического припадка.
Эпилептические припадки височной доли изнуряют и могут вызвать у пациентов длительные повреждения, включая гибель нейронов и потерю функции нейронов.
Санджай Кумар, доцент кафедры биомедицинских наук Медицинского колледжа, и его команда прокладывают путь к поиску эффективных методов лечения этого заболевания.
Исследовательская группа обнаружила в головном мозге механизм, ответственный за запуск эпилептических припадков. Их исследования показывают, что аминокислота, известная как D-серин, может работать с механизмом, помогающим предотвратить эпилептические припадки, тем самым предотвращая гибель нервных клеток, которые их сопровождают.
Выводы команды опубликованы в журнале Nature Communications.
Височная доля обрабатывает сенсорную информацию и создает воспоминания, понимает язык и контролирует эмоции. Височная эпилепсия (ВДВ) – это наиболее распространенная форма эпилепсии у взрослых, которая не лечится с помощью современных противоэпилептических препаратов.
"Отличительной чертой TLE является потеря уязвимой популяции нейронов в определенной области мозга, называемой энторинальной областью," Кумар сказал. "Мы пытаемся понять, почему нейроны умирают в этой области мозга в первую очередь. Что мы можем сделать, чтобы остановить эти нейроны от смерти?? Это очень фундаментальный вопрос."
Чтобы лучше понять патофизиологию TLE, лаборатория Кумара изучает рецепторы, лежащие в основе мозга. Рецепторы – это белки, расположенные в промежутках или соединениях между двумя или более сообщающимися нейронами. Они преобразуют сигналы между нейронами, помогая им общаться.
Кумар и его команда открыли новый тип рецептора, который они неофициально назвали "Рецептор бывшего СССР" в энторинальной коре головного мозга. Рецептор FSU является потенциальной мишенью для терапии TLE.
"Что поразительно в этом рецепторе, так это его высокая проницаемость для кальция, что, как мы считаем, лежит в основе повышенной возбудимости и повреждения нейронов в этой области," Кумар сказал.
Когда рецепторы FSU позволяют слишком большому количеству кальция проникать в нейроны, пациенты с TLE испытывают эпилептические припадки, поскольку нейроны становятся чрезмерно стимулированными из-за притока. Чрезмерная стимуляция или повышенная возбудимость – это то, что вызывает гибель нейронов, процесс, известный как эксайтотоксичность.
Исследовательская группа также обнаружила, что аминокислота D-серин блокирует эти рецепторы, чтобы предотвратить попадание избыточного уровня кальция в нейроны, тем самым предотвращая судорожную активность и гибель нейронов.
"Что уникально в D-серине, в отличие от любых других препаратов, которые существуют, так это то, что D-серин вырабатывается в самом головном мозге, поэтому он хорошо переносится мозгом," Кумар сказал. "Многие лекарства, которые используются для лечения TLE, плохо переносятся, но, учитывая, что это вырабатывается в головном мозге, они работают очень хорошо."
При содействии лаборатории Майкла Ропера в Департаменте химии и биохимии бывшего СССР исследовательская группа обнаружила, что уровни D-серина были истощены у животных с эпилепсией, что указывает на то, что пациенты с TLE могут не вырабатывать D-серин, как должны.
"Потеря D-серина по существу снимает тормоза с этих нейронов, делая их гипервозбудимыми," Кумар сказал. "Затем поступает кальций и вызывает эксайтотоксичность, что и является причиной гибели нейронов. Итак, если мы предоставим тормоза – если мы предоставим D-серин – тогда вы не получите такой потери нейронов."
Исследование Кумара указывает на нейровоспаление как на причину снижения уровня D-серина в энторинальной коре головного мозга. D-серин обычно вырабатывается глиальными клетками, но нейровоспаление, возникающее как часть TLE, вызывает клеточные и молекулярные изменения в головном мозге, которые могут препятствовать его производству.
Следующим шагом в изучении D-серина как жизнеспособной терапии является изучение возможных методов введения.
"Мы должны найти творческие способы введения D-серина в эту конкретную область человеческого мозга," Кумар сказал. "Добраться до нужного места – сложная задача. Мы должны посмотреть, какой эффект он оказывает при местном введении в эту область мозга по сравнению с системным введением через внутривенное введение, например."
TLE часто возникает в результате травмы, такой как сотрясение мозга или другая черепно-мозговая травма. Было показано, что при введении в соответствующую область D-серин предотвращает вторичные эффекты такой травмы.
"Идея типа «пирожок в небе» – это гипотетический сценарий, в котором у вас должен быть небулайзер, или люди должны вдыхать D-серин, играть в футбол, и если они получат сотрясение мозга, никакие нейроны не будут потеряны, потому что D- серин обеспечит своего рода подушку на случай черепно-мозговой травмы, которая может привести к потере нейронов в височной доле," Кумар сказал.
"Есть несколько очень интересных вопросов, которые стоит задать и решить," добавил он. "Важно то, что мы обрисовали в общих чертах основные механизмы того, почему D-серин работает. Мы установили открытие рецепторов, открытие антагониста этих рецепторов (D-серин), как он работает и как предотвратить появление TLE. Механизмы и патофизиология имеют такое же отношение к животной модели, как и к человеку, и именно в этом заключается волнение."