ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 1, с. 52-64
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ^^^^^^^^^^ ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.821.6+612.822.3
МЕДИАЛЬНАЯ СЕПТАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ КАК МИШЕНЬ ДЛЯ МОДУЛЯЦИИ СУДОРОЖНЫХ РАЗРЯДОВ В ГИППОКАМПЕ В МОДЕЛИ ОСТРОЙ ВИСОЧНОЙ ЭПИЛЕПСИИ
© 2007 г. В. Ф. Кичигина, М. В. Бутузова, В. В. Синельникова
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино,
e-mail: V_Kitchigina@mail.ru Поступила в редакцию 29.05.2006 г. Принята в печать 09.11.2006 г.
У бодрствующих кроликов исследовали изменения ЭЭГ гиппокампа под влиянием ГАМКерги-ческих и холинергических веществ, вводимых в медиальную септальную область. Изучали также изменения порога возникновения в гиппокампе судорожных разрядов, вызываемых стимуляцией перфорирующего пути (модель острой эпилепсии). Инъекции антагониста ГАМКА-ре-цепторов пикротоксина и агониста холинергических рецепторов карбахолина в низких дозах приводили к возрастанию мощности дельта- и тета-модуляции и появлению осцилляций с частотой 7-12 Гц. Наблюдалось также снижение порога генерации судорожных послеразрядов. В больших дозах указанные вещества вызывали осцилляции 7-15 Гц с последующими судорогами. Агонист ГАмКА-рецепторов мусцимол и антагонист мускариновых рецепторов скопо-ламин снижали выраженность тета-ритма и повышали порог возникновения судорог. Введения пикротоксина или карбахолина на фоне мусцимола или скополамина соответственно не приводили к развитию судорог. Показана возможность управления гиппокампальной активностью при локальном воздействии на ГАМКергическую и холинергическую системы медиальной септальной области.
Ключевые слова: гиппокамп, медиальная септальная область, электроэнцефалограмма, модель острой эпилепсии, судорожные разряды, введение в септум антагонистов и агонистов ГАМКа- и мускариновых рецепторов, септо-гиппокампальные отношения.
Medial Septal Region as a Target for Modulation of Seizure Discharges in the Hippocampus in a Model of Acute Temporal Lobe Epilepsy
V. F. Kitchigina, M. V. Butuzova, V. V. Sinelnikova
Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino,
e-mail: V_Kitchigina@mail.ru
Investigation of changes in the hippocampal EEG produced by GABAergic and cholinergic substances delivered into the medial septum region was performed in awake rabbits. Changes in the threshold of seizure discharges in the hippocampus evoked by perforant path stimulation (model of acute epilepsy) were also examined. Injections of gAbAa receptor antagonist picrotoxin or agonist of cholinergic receptors carbacholine in low doses induced an increase in the power of delta- and theta modulation and appearance of 7-12-Hz oscillations. The threshold of hippocampal seizure afterdischarges decreased. In higher doses, these substances evoked 7-15-Hz oscillations followed by seizures. GABAa receptor agonist muscimol and muscarinic receptor antagonist scopolamine decreased the power of the theta rhythm and increased the seizure threshold. Picrotoxin or carbacholine injected after muscimol or scopolamine, respectively, did not evoke seizures. Thus, we have shown the possibility to control hippocampal activity by local changes in the GABAergic and cholinergic systems of the medial septum region.
Key words: hippocampus, medial septum, elecrtoencephalogram, model of acute epilepsy, seizure discharges, delivery of GABAa and muscarinic receptor antagonists and agonists into the septum, septo-hip-pocampal interrelations.
Височная эпилепсия является наиболее частой и тяжелой формой фокальной эпилепсии у взрослых. У больных часто обнаруживается резистентность к используемой терапии. Для лечения этого заболевания, так же как и других форм данной патологии, в основном применяется системное введение фармакологических препаратов, снижающих нейронную возбудимость (например, за счет блокады потенциал-зависимых ионных каналов) или модулирующих синаптические коммуникации, обычно посредством повышения активности тормозных ГАМК рецепторов. Однако общее угнетение активности клеток за счет подавления их внутренних свойств или ограничение межнейронных взаимодействий во многих случаях, не приводя к радикальным результатам, могут вызывать нежелательные побочные эффекты. Таким образом, при лечении эпилепсии очень важно, чтобы терапевтические воздействия адресовались специфическим нейронным популяциям, таким как "пей-смекерные" нейроны, которые инициируют синхронные разряды, или к особым субтипам возбуждающих или тормозных синапсов, которые их регулируют [14].
Височная эпилепсия ассоциируется прежде всего с поражением гиппокампа [17]. Известно, что нейронная активность гиппокампа в значительной степени модулируется медиальной септальной областью (МС), которая содержит пейсмекерные нейроны, регулярно разряжающиеся тета-залпами и, по мнению большинства авторов, представляет собой ключевую структуру, необходимую для генерации гиппокампального тета-ритма [4, 5, 7, 20, 22, 23]. До настоящего времени неизвестно, какую роль играет МС в развитии височной эпилепсии.
При использовании иммуноцитохимиче-ских методов в МС выявлено несколько клеточных популяций, основными из которых являются проецирующиеся на гиппокамп холи-нергические и ГАМКергические нейроны. В последние годы в этой структуре показано присутствие проекционных глутаматергиче-ских клеток. Обнаружены также ГАМКерги-ческие интернейроны и локальные цепи различной трансмиттерной природы [4, 8-12, 25]. Эти данные указывают на чрезвычайно сложные внутрисептальные отношения, изменения которых могут приводить к изменению суммарного сигнала, предназначенного гиппо-кампу, а также функционирования септо-гип-покампальной сети.
В более ранней работе на модели острой эпилепсии нами было показано, что при возникновении судорожных разрядов септо-гип-покампальная система функционирует как единая нейронная сеть [1]. Целью настоящей работы было выяснение влияний активации или блокады ГАМКергических и холинерги-ческих рецепторов в МС на суммарную электроэнцефалограмму (ЭЭГ) гиппокампа и развитие судорожной активности в этой структуре.
МЕТОДИКА
Все опыты проводили в соответствии с международными нормами этического обращения с животными (Experientia, 1995, V. 51, P. 1-5).
Эксперименты проведены на бодрствующих кроликах породы шиншилла (самцы) массой 2.5-3 кг, содержащихся в виварии института. За неделю до начала электрофизиологического тестирования проводили хирургическую операцию; животным вводили атропин сульфат (0.4 мг/кг) и затем наркотизировали нем-буталом (40 мг/кг). Операцию производили в стереотаксическом аппарате при использовании атласа Е. Фифковой и Дж. Маршала [2]. В поле CA1 гиппокампа (AP = +4.5; L = 9.0; H = = 5.0) вживляли электрод для отведения ЭЭГ; в ангулярный пучок - электрод для раздражения перфорирующего пути (ПП, неокортикальный вход в гиппокамп, AP = 9.5; L = 6.5; H = 5.5). Над МС (AP = -3.5; L = 1.5; H = 3; угол 15 град.) устанавливали направляющую иглу (внешний диаметр 0.7 мм), через которую во время опытов в МС дистанционно вводили растворы ГАМКергических и холинергиче-ских препаратов. Для этого перед экспериментом в МС опускали канюлю (диаметр 0.46 мм), через которую во время опыта посредством микрошприца (Hamilton, "World Precision Instrument", USA), гибко соединенного с канюлей полиэтиленовой трубкой, в течение 1 мин осуществляли введение растворов. Использовали антагонист ГАМКа рецепторов пикро-токсин (picrotoxin, 0.5-1.5 нмоль/1 мкл) или агонист мусцимол (muscimol hydrobromide, 1030 нмоль/1 мкл); в другой серии опытов использовали холинергический мускариновый антагонист скополамин (scopolamine hydrobro-mide, 150-250 нмоль/1 мкл) и агонист мускари-новых холинорецепторов карбахолин (carbam-ylcholine chloride, 2.5-7.5 нмоль/1 мкл). Все препараты, предоставленные фирмой "Сиг-
ма", США, растворяли в физиологическом растворе. Диапазон концентраций указанных веществ соответствует таковым, используемым при их инъекции в МС in vivo [3, 16, 18, 23].
Эксперименты начинали через неделю после операции. Всего проведено четыре серии экспериментов. В сериях I и II (шесть кроликов) исследовали влияния ГАМКергических веществ на ЭЭГ гиппокампа (серия I) и на изменение порога вызываемой стимуляцией ПП судорожной активности под влиянием этих препаратов (серия II). В сериях III и IV (шесть кроликов) исследовали влияния холинергических веществ на перечисленные показатели.
В сериях I и III осуществляли запись фоновой суммарной активности в контроле (в течение 20 мин) и сразу после введения веществ (до момента окончания их действия, или не менее 2 ч).
В сериях II и IV экспериментов протокол был следующим. В контрольных тестах (введение в МС 1 мкл физиологического раствора) в гиппокампе вызывали судорожную активность посредством стимуляции ПП (5 Гц, 100— 200 мкА, 5-15 с). Возникновение эпилепти-формных разрядов обычно сопровождалось или беспокойством животного, или двигательной активностью (модель острой эпилепсии). Спустя 4 ч, когда ЭЭГ гиппокампа полностью возвращалась к исходному состоянию, тестирование повторяли на фоне введения указанных препаратов, используя те же параметры стимулов. О снижении порога возникновения судорог судили по укорочению длительности стимуляции, необходимой для вызова эпилеп-тиформных разрядов или, при той же длительности раздражения, по возникновению более интенсивных и продолжительных судорог (в обоих случаях не менее чем на 25% по сравнению с контрольными значениями). Отсутствие судорог при идентичных контролю параметрах стимуляции (а иногда и при их повышении) свидетельствовало о возрастании порога возникновения эпилептиформной активности на фоне вводимого вещества.
Эксперименты проводили 1 раз в три дня, при однократной стимуляции ПП в течение одного эксперимента; каждое животное использовали в среднем в течение 3 мес. В специальной контрольной серии опытов (три кролика) проверяли возможность изменения порога возникновения судорожной активности
при используемом режиме стимуляции (т.е. возможность возникновения киндлинга).
Запись ЭЭГ гиппока
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.