Genetyka epilepsji - badania na myszach

Badania naukowe wskazują na istotne czynniki genetyczne zwiększające prawdopodobieństwo i natężenie ataków epilepsji.
Na łamach Nature Neuroscience badacze z Penn State University opublikowali wyniki badań nad szczególnym genem o bardzo długiej historii ewolucyjnej, który może być uwikłany w epilepcję u człowieka.

"U zdrowych osób, neurony nie aktywują się w obliczu małego pobudzenia z zewnątrz. Ta szczególna zdolność neuronów sprawia, że możemy się skupić na tym, co naprawdę ma znaczenie. Istnieje próg stanowiący w komórkach nerwowych granicę między stanem spoczynku, a potencjałem i żeby neuron wypalił ten próg musi zostać przekroczony poprzez wystarczające pobudzenie z zewnątrz." - tłumaczy Timothy Jegla, autor badań - "Jeśli jednak z jakiegoś powodu próg ten jest ustawiony zbyt nisko, neurony mogą stać się hiperaktywne i wzajemnie pobudzać się bez kontroli, co właśnie prowadzi do ataku epilepsji."

Utrzymywaniem tej delikatnej równowagi między spoczynkiem a pobudzeniem zajmują się kanały jonowe - "bramy" w ścianach neuronu kontrolujące przepływ sygnałów między komórkami. Podczas gdy sód i wapń powodują aktywację neuronu, kanały potasowe mają związek z hamowaniem sygnałów między komórkami, zwiększając tym samym próg pobudzenia komórki. Jednak mechanizmy genetyczne stojące u podłoża tego zjawiska wciąż pozostają dla naukowców zagadką.

W swoich badaniach grupa z Penn State University skupiła sie na szczególnym genie związanym z kanałem potasowym: Kv12.2. Dlaczego? Wcześniejsze badania powiązały ekspresję tego genu z obszarami mózgu podatnymi na ataki epilepsji, ponadto wykazano również aktywność tego genu w niepobudzonej komórce nerwowej.

"Zdecydowaliśmy, że KV12.2 jest idealnym kandydatem do tego badania, ponieważ jest częścią z bardzo starej rodziny genów, która zachowała się poprzez ewolucję gatunków" - mówił T. Jegla - "Ta rodzina genów prawdopodobnie pojawiła się w genomie morskich stworów w erze kambryjskiej ponad 540 milionów lat temu. Jest obecny również u ssaków i ma bardzo istotną rolę." (wcześniejsze badania wskazały na rolę kanałów potasowych Kv12.2 m.in. w pamięci przestrzennej).

Metodologia
We współpracy z Baylor College of Medicine zespół badawczy Jegla przeprowadził serię badań na myszach labolatoryjnych z użyciem elektroencefalografu (EEG). Myszy poddane eksperymentom należały do dwóch grup: myszy zdrowych oraz myszy z uszkodzonym genem Kv12.2. Badania podzielono na fazę obserwacji oraz sztucznego wywoływania napadów padaczkowych.

W fazie obserwacyjnej odkryto, że myszy z brakującym Kv12.2 rzeczywiście miały częstsze napady, jednak nie towarzyszyły im konwulsje. W fazie eksperymentalnej, po wprowadzeniu substancji wywołujących napady konwulsyjne okazało się, że "normalne" myszy miały znacząco wyższy próg napadu padaczkowego niż myszy z uszkodzonym genem Kv12.2. Efekt obniżonego progu udało się powtórzyć u zdrowych myszy po chemicznym zahamowaniu ekspresji genu.

"Komórki nerwowe myszy bez działającego Kv12.2 miały nienormalnie niski próg pobudzenia. W związku z tym nawet najmniejszy bodziec powodował napad" - wyjaśnia T. Jegla - "Sądzimy, że kanał potasu gra rolę w możności mózgu do utrzymania odpowiedniego progu aktywności, wywołując potencjał w reakcji na jedynie silne bodźce".

Badacze mają nadzieję na to, że ich badania otworzą nowe ścieżki dla eksperymentów związanych z wykorzystaniem wiedzy o kanałach potasowych Kv12.2 do stworzenia metod blokowania napadów. "Defekt kanałów jonowych zostały potwierdzone już u osób z dziedziczną skłonnością do epilepsji, jednak wiele typów epilepsji nie ma podłoża genetycznego. Napady padaczkowe są często powodowane czynnikami zewnętrznymi, jak na przykład u osób po uszkodzeniach mózgu czy wraz z wysoką gorączką. Jak dotychczas najbardziej efektywne leki stosowane do leczenia epilepsji działają właśnie na kanały jonowe. Jeśli zrozumiemy więcej o ich działaniu i związku z napadami padaczkowymi, powinniśmy móc stworzyć bardziej efektywną terapię minimalizującą efekty uboczne."

Trzy rodzaje uśmiechu Uśmiech rozpoznają ludzie ze wszystkich kultur. Mogłoby się wydawać, że jest on znakiem na tyle uniwers... czytaj więcej
Wielu z nas wizyta u dentysty nie kojarzy się zbyt przyjemnie. Mimo że obecnie powszechnie stosuje się środki znieczulające,... czytaj więcej
W największym uproszczeniu plastyczność mózgu można zdefiniować jako zmianę liczby połączeń synaptycznych mózgu, ale także ic... czytaj więcej
6 lutego 2017 roku na stronie Uniwersytetu Warszawskiego znalazła się informacja: „Dzięki terapii opracowanej przez dr Katarz... czytaj więcej