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."

Badania naukowe wskazują, że w przysłowiu „sen to zdrowie” jest wiele racji. Dyrektor Center for Sleep and Cognition i zaraze... czytaj więcej
Według statystyk opublikowanych w 2015 roku aż 46,8 miliona osób na całym świecie cierpi obecnie na chorobę Alzheimera. Do 20... czytaj więcej
Tytułowe zdanie nie jest wbrew pozorom fragmentem koszmaru neuropsychologa, tylko jednym z wielu wyników, którymi dr Google o... czytaj więcej
Sen jest stanem fizjologicznym, który charakteryzuje się przyjęciem postawy spoczynku, zaprzestaniem aktywności ruchowej, zmn... czytaj więcej