Главная » Научная работа » Нейробиологические основы поведения животных »

Экспериментальное исследование физиологического механизма и генетических основ аудиогенной эпилепсии грызунов

Руководитель: Федотова Ирина Борисовна

Творческий коллектив:

Федотова Ирина Борисовна ведущий научный сотрудник кандидат биологических наук ученый секретарь кафедры

​Костына Зоя Алексеевна старший специалист

​Николаев Георгий Михайлович младший научный сотрудник

Перепелкина Ольга Викторовна ведущий научный сотрудник кандидат биологических наук

​Полетаева Инга Игоревна ведущий научный сотрудник доктор биологических наук

Сурина Наталья Михайловна старший научный сотрудник кандидат биологических наук

Работа выполняется совместно с Институтом Биологии Гена РАН (д.б.н. Павлова Г.В., к.б.н. Ревищин А.В.), с Институтом высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (д.б.н. Саркисова К.Ю., д.б.н. Виноградова Л.В.), с Факультетом фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова (д.б.н. Кошелев В.Б.).

Работа выполняется при поддержке гранта РФФИ №15-04-01732, руководитель – И.Б. Федотова, «Генетическая модель патологии мозга: судорожная готовность, возможные механизмы и особенности поведения при аудиогенной эпилепсии грызунов».

Описание направления

Диагностика и лечение эпилепсии человека остается актуальной задачей невропатологии и психиатрии, а информация о механизмах эпилептогенеза необходима и для поиска новых противосудорожных средств. Устойчивые к противосудорожной терапии случаи эпилепсии человека часто связаны с генетическими нарушениями. В аспекте этой проблемы практически важно исследовать процесс эпилептогенеза у животных (мышей и крыс) с генетической предрасположенностью к развитию судорог. В линии крыс Крушинского-Молодкиной почти 100% животных реагируют на звук развернутым судорожным припадком, которые начинаются фазой быстрого бега, а заканчиваются генерализованными тоническими судорогами (см. рис.1). Селекцию крыс на признак «аудиогенные судороги» в 1947 г. начали Л.В. Крушинский, Л.Н. Молодкина и Д.А. Флесс. В популяции крыс Вистар, которая была исходной для этой селекции, эпилептиформные припадки в ответ на сильный звук развивались только у 10-15% особей. В линии Крушинского-Молодкиной (КМ) практически 100% крыс реагируют на сильный звук эпилептиформным припадком максимальной интенсивности.

Рис. 1

О повышенной «чувствительности» к звуку крыс и мышей, проявляющейся в виде эплептиформных припадков, известно достаточно давно. Как показали многолетние исследования, развитие аудиогенного эпилептиформного припадка у грызунов обусловлено не только особенностями слуховых проводящих путей, но также и отклонениями в функции центральных отделов, причем не только относящихся к акустическому пути.

Приступы АЭ при воздействии сильного звукового раздражителя были также обнаружены и у грызунов других видов. В середине 1940-х годов АЭ была описана у мышей линии DBA/2J (Hall, 1947), спустя десятилетие - у мышей еще нескольких инбредных линий, а также у беспородных животных. В начале 1950-х годов удалось получить линию белых мышей, названную по фамилии авторов «Frings», которую почти через пятьдесят лет успешно использовали для идентификации гена mass-1 (Monogenic Audiogenic Seizure-susceptible gene). Выведена линия предрасположенных к АЭ хомячков, которая также служит предметом нейрохимического и нейроанатомического анализа (c основным вниманием к структурам четверохолмия) (Fuentes-Santamaría et al., 2005, 2008, Prieto-Martín et al., 2012).

В конце 1980 гг. линия крыс КМ была переведена в инбредное состояние. На основе популяции гибридов F2 от скрещивания нечувствительных к звуку крыс Вистар и крыс линии КМ в начале 2000 гг. была начата селекция двух новых линий - линии «0» (нечувствительной к действию звука) и линии «4» (с максимальной чувствительностью к звуку) (см. рис.2).

Рис. 2

Среди существующих моделей линия КМ (Крушинского-Молодкиной) остается уникальной в силу своего инбредного статуса, а также из-за возможности сравнивать показатели крыс этой линии с таковыми двух новых линий, селекционируемых в лаборатории физиологии и генетики поведения, – «0» и «4». Новая линия «0» - выводится на отсутствие АП в ответ на звук. Линия «4» - обнаруживает высоко интенсивные АП, которые можно сопоставлять с таковыми линии КМ, определяя их сходства и различия, а также сравнивая поведение животных этой линии с линией «0», поскольку у них генетический фон значительно более сходен, чем у этих линий и исходной линией крыс КМ. Подобной триады линий в других лабораториях мира не существует.

Исследования аудиогенной эпилепсии электрофизиологическими, нейрохимическими и молекулярно-генетическими методами позволили создать схему распространения патологического возбуждения при провокации судорог сильным звуком у предрасположенных к аудимогенной эпилепсии животных (см. рис.3).

Рис. 3

В настоящее время в лаборатории проводится сравнительное исследование особенностей аудиогенной эпилепсии и поведения крыс этих линий (с оценкой их тревожности, склонности к развитию депрессии, реакции на фармакологические агенты и др.). Исследуются также отдаленные влияния на аудиогенную эпилепсию и поведение после введения в неонатальный период ряда фармакологических препаратов, а также отдаленные эффекты других средовых воздействий. В таблице 1 приведен фрагмент одного из исследований, в котором было показано, что кормление крысы-матери (линий «4» и «0») в период беременности диетой с повышенным содержанием «метильных радикалов», назначение которой было усилить метилирование генома в период формирования мозга потомства (Poletaeva et al., 2014). Оказалось, что детеныши, рожденные этими самками, обнаружили во взрослом возрасте несколько более низкую предрасположенность к аудиогенной эпилепсии по сравнению с контрольными животными – у них была насколько ниже интенсивность эпилептического приступа и, а латентный период начала припадка – был более длинным. Такие исследования показывают перспективность анализа отдаленных последствий ранних воздействий на ЦНС крыс для выявления возможных механизмов развития судорог.

Таблица 1

Линия	Группа, число животных	Инт.судор. (усл.балл) в 3 мес	Инт.судор. (усл.балл) в 4.5 мес	ЛП припадка в 3 мес			ЛП припадка в 4.5 мес
«0»	МОД, 18	1,76±0.41	2,03±0,32*	49,83±12,21		44,66±9,34#
	Контр,11	2.59±0.51	3.09±0.41	28,09±15,62		17,18±11,95
«4»	МОД, 11	3.09±0.51	3,23 ±0,26	24,45±15,62		24,36±11,95
	Контр, 27	2.76±0.32	3.85±0.26	35,33±9,97		8,81±7,63

*-достоверно отличается от показателя контрольной группы
^{# -} отличается от показателя контрольной группы при p<0,075

Основные публикации

1. Poletaeva I.I., Surina N.M., Ashapkin V.V., Fedotova I.B., Merzalov I.B., Perepelkina O.V., Pavlova G.V. Maternal methyl-enriched diet in rat reduced the audiogenic seizure proneness in progeny. // Pharm. Biochem. a Behav. 2014. Vol. 127. P. 21–26.
2. Сурина Н.М., Калинина Т.С., Федотова И.Б., Волкова А.В., Полетаева И.И. Тревожность и предрасположенность к каталепсии у крыс разных генотипов. // Бюлл. экпер. биол. мед., 2011, т. 151, № 1. С. 55-58
3. Poletaeva I.I., Fedotova I.B., Surina N.M., Kostina Z.A. Audiogenic seizures – biological phenomenon and experimental model of human epilepsies. In: Clinical and Genetic Aspects of Epilepsy, ISBN 978-953-307-700-0, 2011, edited by Zaid Afawi, p. 115-148.
4. Семиохина А.Ф., Федотова И.Б., Полетаева И.И. Крысы линии Крушинского-Молодкиной: исследования аудиогенной эпилепсии, сосудистой патологии и поведения. // Журн. высш.нерв.деят. 2006, т. 56, №3, с. 298-316.
5. Федотова И., Костына З., Сурина Н., Полетаева И. Селекция лабораторных крыс на признак “отсутствие предрасположенности к аудиогенной эпилепсии”. // Генетика. 2012.Т. 48, № 4. С. 685-691.

Возможные темы выпускных работ бакалавра и магистра

Темы квалификационных работ бакалавров:

1. Аудиогенная эпилепсия. Отдаленные эффекты неонатального введения кофеина.
2. Аудиогенная эпилепсия. Отдаленные эффекты неонатального введения микродоз судорожных агентов.
3. Влияние метилглиоксаля (продукта гликолиза) на аудиогенную эпилепсию и поведение крыс КМ

Темы квалификационных работ магистров:

1. Влияние метилглиоксаля на аудиогенную эпилепсию и поведение крыс линий КМ, линии «0» и линии «4».
2. Влияние кетогенной диеты на судорожную готовность крыс трех линий (КМ, «0» и «4»).

версия для печати