Возможная роль тонического торможения в эпилептогенезе

Существуют данные о том, что внеклеточная концентрация ГАМК повышается при эпилептогенезе (Cleton et al. 2000). Такое повышение внесинаптической концентрации агониста может приводить к увеличению тонической ГАМКергической проводимости как в интернейронах, так и в пирамидных клетках.

Гиппокамп является важной структурой, играющей роль в парциальной эпилепсии височной доли (von Oertzen et al. 2002). В настоящее время механизмы инициации, поддержания и распространения эпилептиформной активности в этой структуре мозга не до конца ясны. Тоническое торможение, связанное с ростом внеклеточной концентрации ГАМК в эпилептическом гиппокампе, может подавлять возбудимость пирамидных клеток и снижать их способность генерировать потенциалы действия. С другой стороны, оно может снижать активность интернейронов, которые образуют тормозные ГАМКергические синапсы на возбуждающих клетках. Таким образом, тоническое торможение может обладать как эпилептогенным, так и антиэпилептогенным эффектом.

В целом, роль тонического торможения в эпилептогенезе остается не достаточно ясной. В частности, некоторые формы ГАМК_А рецептор опосредованной тонической проводимости могут не играть принципиальной роли в эпилепсии. Подобная ситуация описана на мышах, у которых отсутствовала α₆ субъединица ГАМК_А рецепторов (Brickley et al. 2001). Считается, что ГАМК_А рецепторы, содержащие α₆ и δ субъединицы находятся вне синаптической щели в гранулярных клетках мозжечка (Nusser et al. 1998b). Они обладают более высокой аффинностью к ГАМК и не десенситизируются. Было показано, что тонический ток в мозжечке связан с данным типом рецепторов (Brickley et al. 2001). Неожиданным оказалось то, что мыши, у которых отсутствовала α₆ субъединица ГАМК_А рецепторов, не были склонны к судорогам (Jones et al. 1997). Одной из причин этому может быть то, что ГАМКергическое тоническое торможение в гранулярных клетках мозжечка компенсировалось у мышей-мутантов повышенной калиевой проводимостью, опосредованной TASK-1 каналами (Brickley et al. 2001). Другим возможным объяснением отсутствия судорог у нокаутных мышей является то, что α₆ субъединица ГАМК_А рецепторов отсутствует в областях мозга, чувствительных к эпилептогенезу. Например, она не экспрессируется в достаточном количестве в гиппокампе (Sperk et al. 1997).

В данной работе мы показали наличие двух форм ГАМКергического тонического торможения в гиппокампе. Одна существует при нормальных условиях в интернейронах, но не пирамидных клетках. При блокаде uptake ГАМК появляется другая форма постоянного ГАМКергического тока как в интернейронах, так и в пирамидных клетках. Возможно, что вторая форма тонического тока опосредована низкоаффинными ионотропными ГАМКергическими рецепторами, которые активируются, когда внеклеточная концентрация ГАМК достигает определенного уровня (например, при эпилептогенезе). Таким образом, возникая в пирамидных клетках, эта форма торможения может представлять собой антиэпилептический механизм. Важно отметить, что новый антиэпилептический препарат – тиагабин селективно блокирует GAT1, транспортер ГАМК (Dalby 2000). Блокада транспортера снижает uptake ГАМК и ведет к увеличению внеклеточной концентрации эндогенного агониста. Однако, накопление внеклеточной ГАМК может увеличивать и тоническое торможение в интернейронах, что будет в свою очередь снижать торможение пирамидных клеток (Рис. 3.2.6а). Таким образом, действие тиагабина на тоническое торможение в интернейронах может снижать терапевтический эффект этого вещества. С этой точки зрения, преимущество имеет использование антагонистов ионотропных ГАМКергических рецепторов, которые участвуют в тоническом торможении интернейронов. В этом случае, повышение возбудимости тормозных клеток будет увеличивать торможение возбуждающих.

Для проверки этой гипотезы, мы воспользовались тем, что пикротоксин является более эффективным блокатором тонической проводимости в интернейронах, чем

 

 

Рис. 3.2.6 Селективные антагонисты ионотропных ГАМКергических рецепторов могут обладать антиэпилептическим действием

а, Схематическая иллюстрация эффектов блокаторов обратного захвата (uptake) ГАМК и специфического блокатора ГАМКергических рецепторов, опосредующих тонический ток в интернейронах. Блокаторы uptake обладают как анти- (голубая стрелка), так и проэпилептическим (красная стрелка) эффектами, увеличивая тоническое торможение в пирамидных клетках (ПК) и в интернейронах (ИН), соответственно. Антагонисты рецепторов, опосредующих тоническое торможение в интернейронах, оказывают только антиэпилептическое действие.

б, Снижение ГАМКергического тонического торможения в интернейронах увеличивает ГАМКергическую синаптическую передачу в пирамидных клетках. Низкая концентрация пикротоксина (1 µМ) значительно снижала тоническое торможение в интернейронах (см. Рис. 3.2.2),оказывая незначительный эффект на амплитуду спонтанных ТПСТ как в интернейронах, так и в пирамидных клетках (амплитуда сТПСТ в присутствии 1 µМ пикротоксина была 91 ± 5 % от ее значения до аппликации антагониста; n=7; p=0,09 и 94 ± 7 %; n=4; p=0,48 в интернейронах и пирамидных клетках, соответственно; б₁). б₂, Аппликация 1 µМ пикротоксина незначительно снижала частоту сТПСТ в интернейронах (возможно, небольшие сТПСТ не были обнаружены, поскольку пикротоксин снизил их амплитуду до уровня шума) и значительно повышала частоту сТПСТ в пирамидных клетках (значение также может быть недооцененным). Частота спонтанных ТПСТ в присутствии 1 µМ пикротоксина была 92 ± 7 % по сравнению с частотой до аппликации антагониста в интернейронах (n=7; p=0,27) и 120 ± 10 % в пирамидных клетках (n=4; p=0,04).

*: p<0,05

 

спонтанных ТПСТ. Мы апплицировали низкую концентрацию пикротоксина (1 µМ), которая значительно подавляла тонический ток в интернейронах (Рис 3.2.2), но не была достаточной, чтобы подавить спонтанные ТПСТ (Рис. 3.2.6б). Оказалось, что использование данной концентрации антагониста приводит к повышению частоты спонтанных ТПСТ в пирамидных клетках (Рис. 3.2.6б). Таким образом, блокада тонического тока в интернейронах, ведет к повышению торможения пирамидных клеток. К сожалению, пикротоксин имеет небольшой интервал между IC₅₀ для ГАМКергического тонического тока и IC₅₀ для сТПСТ, что не позволило нам использовать его в более высоких концентрациях. Таким образом, нахождение препарата, специфически подавляющего тоническое торможение интернейронов, может быть важным шагом в поиске терапевтических антиэпилептогенных средств.

Заключение

Таким образом, в данном разделе работы было показано:

1.В интернейронах str.radiatum, но не пирамидных клетках поля СА1 гиппокампа, при нормальных условиях помимо фазического торможения (ГАМКергических ТПСТ) существует пикротоксин-чувствительный ГАМКергический тонический ток.

2. Увеличение внеклеточной концентрации ГАМК при блокаде ее обратного захвата приводит к возникновению тонического тока как в интернейронах, так и в пирамидных клетках.

3. ГАМКергический тонический ток в интернейронах при нормальных условиях фармакологически отличается от ГАМКергического тонического тока, связанного с повышением внеклеточной концентрации ГАМК.

4. Повышение температуры приводит к увеличению частоты спонтанных ТПСТ (фазических токов). При этом сохраняется клеточная специфичность тонической проводимости для интернейронов, но не пирамидных клеток.

Результаты, полученные в данном разделе работы, являются первым детальным описанием тонического торможения в различных нейронах гиппокампа. Показана клеточная специфичность (интернейрон/пирамидная клетка) и фармакологическое различие типов тонического тока. Эти данные могут быть использованы для селективного изменения возбудимости определенных групп клеток и поиска эффективных антиэпилептических препаратов.