Локальное введение пилокарпина внутрь желудочков головного мозга или непосредственно в гиппокамп использовалось при изучении вы-званной пилокарпиновыми судорогами динамики уровня аминокислот. В этих исследованиях не проводилось детального анализа поведенческих электрофизиологических и морфологических изменений потенциально эпилептогенных структур головного мозга, характерных для данной модели эпилепсии. Однако в 2002 г. М.А. БиПа^ показал, что интрагиппокампальное введение пилокарпина в дозе 2,4 мг/мл (в объеме 1,0 мл) вызывает эпилептический статус с нулевой летальностью. В данной модели эпилепсии также наблюдались спонтанные повторные судороги, параметры которых были сходны с теми, что были отмечены при системном введении пилокарпина [7, 21].
КАИНАТНАЯ МОДЕЛЬ
Каиновая кислота - агонист ионотропных глутаматных рецепторов КА (01иК), широко представленных в регионе гиппокампа CA3 [22]. Введением каината, как локально (в желудочки мозга, внутригиппокампально в дозах 0,1--3,0 мкг для одного полушария), так и системно (обычно в дозах 15-30 мг/кг интраперитонеально), может быть вызван лимбический эпилептический статус. Однако данная экспериментальная модель часто ассоциирована с высоким уровнем летальности и малым числом животных с эпилептическими изменениями на выходе.
В 1998 г. J.L. Hellier и соавт. модифицировали каинатную модель эпилепсии, предложив многократное использование малых доз (5 мг/кг, интраперитонеально) каината. Эта модель отличается относительно меньшей летальностью лабораторных животных (15%), а практически все крысы (97%) демонстрируют спонтанные судороги в течение 2 мес и более [7, 23].
Феноменология эпилептических приступов и стадийность развития хронической эпилепсии при использовании каинатной модели аналогичны пилокарпиновой. Хотя обе модели используются широко, но пилокарпиновая модель обладает некоторыми преимуществами по сравнению с каинатной, в том числе более предсказуемой био-доступностью препарата; большей вероятностью индуцирования эпилептического статуса [24]. В то же время каинатную модель считают более селективной, поскольку для нее менее характерны, хотя и не исключены, экстратемпоральные повреждения головного мозга (табл. 3) [5].
ОЦЕНКА ЭПИЛЕПТИЧЕСКИХ ПРИСТУПОВ
В ходе разработки и применения экспериментальной модели эпилепсии актуальным является вопрос о способе оценки силы эпилептических приступов в ходе нейроповеденческого тестиро-вания лабораторных животных. Первой и наиболее широко применяемой стала шкала, предложенная R.J. Racine (1972) [23], которая включает следующие стадии эпилептогенеза, коррелирующие с изменениями на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) (табл. 4).
Шкала R.J. Racine, в которой представлен количественно измеримый способ оценки силы индуцированных у животных эпилептических приступов, позволила изучить эпилепсию на ранее недоступном уровне (с использованием животных моделей) и стала основой для всех шкал, разработанных в дальнейшем. Поскольку данная шкала изначально разрабатывалась для оценки силы эпилептического приступа, вызванного электрическим раздражением амигдалы, были получены результаты, говорящие об отсутствии классических
|
Сравнительная характеристика основных химических моделей хронической эпилепсии Comparative characteristics of the main chemical models of chronic epilepsy |
|||||
|
Модель Model |
Вещество Substance |
Механизм Mechanism |
Тип эпилептических приступов Seizuretype |
ПреимуществаинедостаткимоделиAdvantages and disadvantages of the model |
|
|
Коразоловая/ Пентелентетразоловая модель Corazole/ Pentylenetetrazole model |
Пентилентет-разол Pentylenetetrazole |
1. Вызывает изменения в ГАМК-ергической и глута- мат-ергической системах, а также в системе антиокси-дантной защиты: — подавляет работу ГАМКА-рецепторного комплекса через взаимодействие с пикротоксиновым сайтом, ос-лабляя работу рецепторов и вызывая закрытие хлорных каналов; — уменьшение чувствительности ГАМКД рецепторов; — изменение плотности и чувствительности некоторых подтипов глутаматных рецепторов; — увеличение содержания глутамата. 2. Действует на бензодиазепиновые рецепторы. Изменение экспрессии NMDA-рецепторов и (или) изме-нение их субъединичного состава; усиление экспрессии генов субъединиц GluNl и GluN2A. 3. Уменьшение величины долговременной потенциации в синапсах; увеличение экспрессии мРНК GluN2B субъе-диницы 1. Causes changes in the GABA-ergic and glutamatergic sys-tems, as well as in the antioxidant defense system: — inhibits the functioning of the GABAA receptor complex through interaction with the picrotoxin site, suppressing the activity of receptors and causing closure of chloride chan-nels; — decrease in the sensitivity of GABAA receptors; — changes in the density and sensitivity of some subtypes of glutamate receptors; — increase in the content of glutamate. 2. Impacts on benzodiazepine receptors. Changes in the expression of NMDA receptors and (or) changes in their subunit composition; increased gene expres-sion of the GluNl and GluN2A subunits. 3. Decrease in the long-term potentiation in synapses; in-creased GluN2B mRNA expression |
Хроническаяэпилепсия / генерализованные типыприступовChronic epilepsy/ generalized seizures |
Возможность создания различ-ных животных моделей эпи-лепсии (эпилептический статус, хроническая эпилепсия, острые приступы), минимальная леталь-ность животных / Плохо изучен механизм развития эпилептоге-неза The possibility of creating various animal models of epilepsy (status epilepticus, chronic epilepsy, acute attacks), minimal animal mortality / The mechanism of development of epileptogenesis is poorly studied |
|
|
Пилокарпиновая модель Pilocarpine model |
Пилокарпин Pilocarpine |
Агонист мускариновых рецепторов Muscarinicreceptorantagonist |
Эпилептический статус Status epilepticus |
Моделирование височной эпи-лепсии; высокая биодоступность препарата; большая вероятность развития эпилептического ста-туса / Уровень летальности бо-лее 50% Modeling of temporal lobe epilepsy; high bioavailability of the drug; high probability of developing status epilepticus / Mortality rate over 50% |
|
|
Литий-пилокарпиновая модель Lithium-pilocarpine model |
Пилокарпин + Литий Pilocarpine + lithium |
Литий: -- потенцирует действие пилокарпина; -- обладает нейропротективным эффектом Lithium: -- potentiates the effect of pilocarpine; -- has a neuroprotective effect |
Эпилептический статус / хроническая эпилепсия Statusepilepticus/ chronicepilepsy |
Моделирование височной эпи-лепсии; высокая биодоступность препарата; большая вероятность развития эпилептического ста- туса/Уровень летальности более 50% Modeling of temporal lobe epilepsy; high bioavailability of the drug; high probability of developing status epilepticus / Mortality rate over 50% |
|
|
Каинатная модель Kainate model |
Каиновая кислота Kainic acid |
Потенцирует ионотропные глутаматные рецепторы КА (GluK) гиппокампа Potentiates ionotropic glutamate receptors KA (GluK) of the hippocampus |
Лимбический эпилептический статус Limbic status epi-lepticus ХроническаяЭпилепсияChronic epilepsy |
Более селективная модель, ме-нее характерны экстратемпо- ральные осложнения, чем при пилокарпиновой модели/Малое количество животных с эпи-лептическими изменениями. A more selective model, extra-temporal complications are less characteristic than with the pilocarpine model / A small number of animals with epileptic changes. Меньшая летальность животных (15%) Lower mortality in animals (15%) |
В первой и второй стадий при электростимуляции гиппокампа [24]. Из-за того, что R.J. Racine использовал крыс в качестве экспериментальных животных, возникли проблемы при применении предложенной им шкалы в моделях эпилепсии, использующих другие виды животных. В связи с этим предложена шкала W.J. Loskota, разработанная для применения в моделях с использованием песчанок и включающая шесть стадий эпилептического приступа (см. табл. 4) [25].
Больше вопросов возникает при использовании шкалы R.J. Racine при оценке эпилептических приступов в моделях эпилептогенеза, не связанных с электростимуляцией структур лимбической системы. Так, эта классическая шкала была отвергнута при изучении аудиогенных вторично генерализованных эпилептических приступов. Вместо нее была предложена шкала, включающая девять стадий [26]. Кроме того, была разработана модель кластерного анализа для оценки аудиогенных эпилептических приступов, учитывающая вероятностные отношения между их различными поведенческими проявлениями (см. табл. 4) [27].
Таблица 4. Шкалы оценки эпилептических приступов на животных моделях
|
Оценка Assessment |
Автор Author |
|||
|
Scale |
Стадия Stage |
Описание Description |
||
|
R.J. Racine |
0 |
Отсутствие изменений в поведении Nochangesinbehavior |
||
|
1 |
Животное неподвижно, непроизвольные движения мордочки и рта The animal is motionless, involuntary movements of the snout and mouth |
|||
|
2 |
Кивание головой Head nodding |
R.J. Racine, |
||
|
3 |
Клонус передних конечностей, «лордотическая поза» -- выгибание спины Clonusoftheforelimbs, “lordoticposture» -- backarching |
V. Okujava, S. Chipashvili, 1972 |
||
|
4 |
Клонус передних конечностей с их разведением и падениями Clonus of the forelimbs with their spreading and falls |
|||
|
5 |
Генерализованная тонико-клоническая активность с потерей постурального тонуса, спонтанные прыжки. ЧастозаканчиваетсясмертьюживотногоGeneralized tonic-clonic activity with loss of postural tone, spontaneous jumps. Often ends with death of the animal. |
|||
|
W.J. Loskota |
0 |
Отсутствие изменений в поведении Nochangesinbehavior |
||
|
1 |
Животное движется, подергивания усов и ушей The animal moves, with twitches of the whiskers and ears |
|||
|
2 |
Неподвижность животного, подергивания усов и ушей The animal is motionless, with twitches of the whiskers and ears |
|||
|
3 |
Неподвижность животного с миоклоническими подергиваниями Theanimalismotionless, withmyoclonictwitches |
W.J. Loskota, P. Lomax, 1974 |
||
|
4 |
Тонико-клонические приступы (включающие тонико-клонические приступы в положении на боку и(или) спонтанные прыжки) Tonic-clonic seizures (including tonic-clonic seizures when lying on the side and(or) spontaneous jumps) |
|||
|
5 |
Тонико-клонические приступы (включающие тонико-клонические приступы с подергиванием усов и ушей, разведением конечностей и падением на спину, приступы в положении на боку, животе) Tonic-clonic seizures (including tonic-clonic seizures with twitches of the whis-kers and ears, spreading of limbs and falling on the back, seizures when lying on the side and stomach) |
|||
|
6 |
Приступ, заканчивающийсясмертьюживотного Seizure ending up with death of the animal |
|||
|
Шкала Scale |
Оценка Assessment |
Автор |
||
|
Стадия Stage |
Описание Description |
Author |
||
|
R.J. Racine (мо-дификация) |
0 |
Нормальное поведение без отклонений Normalbehaviorwithoutdeviations |
||
|
J. Racine (моди-фикация) |
1 |
Внезапное прекращение движения, лежа на животе Sudden cessation of motion when lying on the stomach |
||
|
2 |
Кивки головы, миоклонус лица, передних или задних конечностей. Head nodding, myoclonus of the stout, forelimbs or hindlimbs |
Lьttjohann, P.F. Fabene, van G. Luijtelaarvan, 2009 |
||
|
3 |
Миоклонический приступ всего тела, миклонические рывки, твердо приподнятый хвост Myoclonic seizure of the entire body, myoclonic jerks, high and stiff tail |
|||
|
4 |
Вытягивание, тоническийприпадок, падениенабок Stretching, tonic seizure, falling on the side |
|||
|
5 |
Тонико-клонические приступы, падение на бок, спонтанные рывки и прыж-ки Tonic-clonic seizures, falling on the side, spontaneous jerks and jumps |
|||
|
6 |
Смертьживотного Death of the animal |
|||
|
W. Fischer |
0 |
Отсутствие изменений в поведении Nochangesinbehavior |
||
|
0,5 |
Слабоеподергиваниеголовы Weak twitches of the head |
|||
|
1 |
Подергиванияушейимордочки Twitches of the ears and snout |
|||
|
1,5 |
Умеренные клонические подергивания передних конечностей Moderateclonictwitchesoftheforelimbs |
|||
|
2 |
Миоклонические подергивания тела, клонические движения передних конечностей без разведения Myoclonic twitches of the body, clonic movements of the forelimbs without spreading |
|||
|
2,5 |
Умеренные клонические подергивания передних конечностей, их неполное разведение Moderate clonic twitches of the forelimbs, their incomplete spreading |
W. Fischer, |
||
|
3 |
Тяжелые билатеральные клонические приступы (более 10 с) с их полным разведением (поза кенгуру) Severe bilateral clonic seizures (more than 10 sec) with complete spreading of the limbs (kangaroo posture) |
H. Kittner, 1998 |
||
|
3,5 |
Разведение конечностей и падение в дополнение к билатеральному клонусу передних конечностей Spreading of the limbs and falling in addition to bilateral clonus of the forelimbs |
|||
|
4 |
Генерализированные клонические приступы с разведением конечностей, падением, эпизодическими прыжками Generalized clonic seizures with limb spreading, falling and episodic jumps |
|||
|
4,5 |
Генерализованные тонико-клонические приступы с потерей лабиринтного рефлекса (тоническое разгибание передних конечностей) Generalized tonic-clonic seizures with loss of tonic labyrinthine reflex (tonic unbending of the forelimbs) |
|||
|
5 |
Генерализованные тонико-клонические приступы и эпилептический статус (более 2 мин) Generalized tonic-clonic seizures and status epilepticus (more than 2 min) |
При изучении корреляции результатов определения стадии приступа по шкале R.J. Racine с данными электроэнцефалограммы в модели пилокарпин-индуцированного эпилептического статуса показана крайне слабая связь, особенно после провокации у животных эпилептического статуса [28].
Отдельно стоит обратить внимание на животную модель эпилепсии с использованием ГАМК-антагониста ПТЗ, которая совместно с использованием электрошоковой модели является одной из наиболее часто применяемых при оценке эффективности ПЭП [29]. Показано, что классическая шкала R.J. Racine не способна достоверно отражать поведенческие проявления эпилептического приступа, индуцированного при использовании ПТЗ модели эпилепсии. В связи с этим была предложена модификация шкалы R.J. Racine, включающая шесть стадий (см. табл. 4) [17, 30].
Для оценки силы эпилептического приступа в моделях на крысах с ПТЗ-индуцирован- ным эпилептогенезом также используется шкала W. Fischer, включающая пять основных стадий и подстадий, при учете которых число категорий в шкале увеличивается до 11, что дает ей большую чувствительность, но меньшую специфичность (см. табл. 4) [31].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, наиболее востребованными в фундаментальной эпилептологии являются химические модели эпилепсии как менее трудоемкие и менее затратные. Представленные способы мо-делирования эпилепсии на мышах используются для формирования хронической эпилепсии и эпилептического статуса. Каждый метод специфичен для определенного типа исследования. С помощью коразоловой модели можно исследовать генерализованные типы приступов, пилокарпино- вая модель наиболее удобна при исследовании височной эпилепсии, каинатная модель индуцирует лимбический эпилептический статус.
К сожалению, в настоящее время нет высокоспецифичной шкалы для оценки эпилептических приступов у животных. Главным преимуществом классической шкалы R.J. Racine является ее широкое применение, позволяющее с легкостью сопоставлять результаты измерения силы эпилептического приступа, полученные в разных исследованиях. Однако обратной стороной является тот факт, что при существующем разнообразии экспериментальных моделей эпилепсии, классическая шкала R.J. Racine часто не способна достоверно отразить силу эпилептического приступа у лабораторного животного, что ставит под вопрос и возможность сопоставления результатов, полученных с использованием разных моделей и протоколов. Оптимальным является поиск и использование шкал, которые доказали свою способность достоверно отражать силу индуцированных химическими триггерами эпилептических приступов в каждой конкретной модели.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Fisher R.S., Acevedo C., Arzimanoglou A. et al. ILAE оШаа1 report: a practical clinical definition of epilepsy. Epilepsia. 2014; 55 (4): 475-482. DOI: 10.111l/epi.12550.
2. Hamada N.M., Ashour R.H., Shalaby A.A., El-Beltagi H.M. Calcitonin potentiates the anticonvulsant and antinocicep-tive effects of valproic pentylenetetrazole-kindled mice. European Journal of Pharmacology. 2018; 818: 351-355. DOI: 10.1016/ejphar.2017.11.003.
3. Народова Е.А., Шнайдер Н.А., Прокопенко С.В., На- родова В.В., Народов А.А., Дмитренко Д.В. Эпидемиология фармакорезистентной эпилепсии у взрослых. Бюллетень сибирской медицины. 2018; 17 (3): 207-216. [NarodovaE.A., ShnayderN.A., ProkopenkoS.V., NarodovaV.V., NarodovA.A., DmitrenkoD.V. Epidemiologyofdrugresistantepilepsyinadults. Bulletin of Siberian Medicine. 2018; 17 (3): 207-216 (in Russ.)]. DOI: 10.20538/1682-0363-2018-3-207-216.
4. Насырова Р.Ф., Сивакова Н.А., Липатова Л.В., Иващенко Д.В., Сосина К.А., Дроков А.П., Шнайдер Н.А. Биологические маркеры эффективности и безопасности противоэпилептических препаратов: фармакогенетика и фармакокинетика. Сибирское медицинское обозрение. 2017; 1 (103): 17-25. [NasyrovaR.F., SivakovaN.A., LipatovaL.V., IvashchenkoD.V., SosinaK.A., DrokovA.P., ShnayderN.A. Biologicalmarkersoftheefficacyandsafetyofantiepilepticdrugs: pharmacogeneticsandpharmacokinetics. Siberian Medical Review. 2017; 1 (103): 17-25 (in Russ.)]. DOI: 10.20333/2500136-2017-117-25.
5. Калинина Д.С., Ганина О.Р., Вольнова А.Б., Жура- вин И.А. Патологические состояния мозга: использование животных моделей для исследования эпилепсии. Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. 2014; 9 (1): 127-129. [KalininaD.S., GaninaO.R., VolnovaA.B., ZhuravinI.A. Brainpathologyconditions: researchofepilepsyinanimalmodels. Health - the Basis of Human Potential: Problems and Ways to Solve Them. 2014; 9 (1): 127-129 (in Russ.)].
6. Малышев С.М., Алексеева Т.М., Хачатрян В.А., Гала- гудза М.М. Негенетические экспериментальные модели эпилепсии invivoи стимуляция блуждающего нерва. Онкология. Трансляционнаямедицина. 2018; 5 (3): 36-44. [Malyshev S.M., Alekseeva T.M., Khachat- ryan V.A., Galagudza M.M. Non-genetic in vivo experimental models of epilepsy and vagus nerve stimulation.
Translational Medicine. 2018; 5 (3): 36-44 (in Russ.)]. DOI: 10.18705/2311-4495-2018-5-3-36-44.
7. Кашапов Ф.Ф. Модели эпилептиформной активности invivo. Apriori. 2018; 1: 6. [Kashapov F.F. Models of epileptiform activity in vivo. Apriori. 2018; 1: 6 (in Russ.)].
8. Kumar A., Sharma N., Bhardwaj M., Singh S. A review on chemical induced kindling models of epilepsy. Journal of Veterinary Medicine and Research. 2016; 3 (3): 1050.
9. Dhir A. Pentylenetetrazol (PTZ) kindling model of epilepsy. Current Protocols in Neuroscience. 2012; Chapter 9: Unit 9.37. DOI: 10.1002/0471142301.ns0937s58.
10. ErgьlErkeq Ц., Arihan O. Pentylenetetrazole kindling ep-ilepsy model. Journal of the Turkish Chapter of ILAE. 2015; 21 (1): 6-12. DOI: 10.5505/epilepsi.2015.08108.
11. Akdogan I., Yonguc N.G. Experimental epilepsy models and morphologic alterations of experimental epilepsy models in brain and hippocampus. In: Underlying Mechanisms of Epilepsy. 2011; 269-282. DOI: 10.5772/19928.
12. Постникова Т.Ю., Зубарева О.Е., Коваленко А.А., Ким
K. Х., Магазаник Л.Г., Зайцев А.В. Эпилептический статус вызывает нарушения синаптической пластичности в гиппокампе крыс, сопровождающиеся изменением уровня экспрессии NMDA-рецепторов. Биохимия. 2017; 82 (3): 418-428. [PostnikovaT.Y., ZubarevaO.E., KovalenkoA.A., KimK.K., Magazanik