Вклад кальций-проницаемых АМПА-рецепторов в патогенез фебрильных судорог

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-25-00143

НазваниеВклад кальций-проницаемых АМПА-рецепторов в патогенез фебрильных судорог

Руководитель Постникова Татьяна Юрьевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-102 - Патологическая анатомия, патологическая физиология

Ключевые слова Фебрильные судороги, гиппокамп, кальций-проницаемые АМПА-рецепторы, синаптическая пластичность, ИЭМ-1460

Код ГРНТИ34.39.17, 34.39.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Фебрильные судороги (ФС) одно из наиболее частых неврологических расстройств в детском возрасте. По разным оценкам от 2 до 10% детей в возрасте от 1 месяца до 5 лет имели по крайней мере один фебрильный припадок. Клинические исследования показывают, что у взрослых, перенесших в раннем возрасте длительные ФС, чаще встречаются различные неврологические расстройств, в том числе, височная эпилепсия. Как и многие другие негативные факторы, действующие в раннем возрасте, ФС могут способствовать нарушениям когнитивных функций, в частности, ухудшать способность к обучению и память. Предотвращение последствий ФС является одной из актуальных проблем современной клинической нейрофизиологии и педиатрии. Механизмы воздействия ФС на нервную систему во многом остаются невыясненными. Экспериментальные модели ФС на животных показали, что длительные ФС приводят к долгосрочным изменениям свойств нейронов гипокампа, что, в свою очередь, повышает восприимчивость крыс к эпилептическим припадкам на протяжении всей жизни. Предполагается, что в незрелом мозге особую роль в проявлении последствий ФС могут играть АМPА-рецепторы, не экспрессирующие GluA2-субъединицу и являющиеся проницаемыми для ионов Са2+. Рецепторы этого подтипа преобладают в глутаматергических синапсах в раннем возрасте и, кроме того, они встраиваются в синапсы во время судорог. Физиологическая роль этого процесса на данный момент не ясна. Цель данного проекта состоит в том, чтобы выявить роль кальций-проницаемых АМPА-рецепторов (КП-АМPА-Р) в патологических изменениях в гиппокампе, наблюдаемых после неонатальных судорог, вызванных гипертермией у крыс. Для этого мы оценим содержания КП-АМPА-Р в ткани головного мозга крыс после ФС и проведем комплексное изучение их роли в развитии острых и хронических последствий ФС, а также оценим эффективность терапии на эти последствия с помощью селективного блокатора КП-АМPА-Р - ИЭМ-1460, разработанного в ИЭФБ РАН. В работе будут использованы электрофизиологические методы (с помощью метода пэтч-кламп будут исследованы биофизические свойства нейронов, их синаптические функции и оценена доля содержания КП-АМРА-Р от общего количества АМРА-рецепторов на мембране пирамидных нейронов гиппокампа; с помощью метода отведения полевых потенциалов изучены особенности базовой нейротрансмиссии, свойства долговременной синаптической пластичности; с помощью метода минимального электрошока будет изучен порог развития судорог in vivo), гистологические подходы (оценка гибели нейронов и визуализация наличия КП-АМPА-Р в срезах), молекулярно-биологические методы (будет изучено содержание GluA1 / GluA2 субъединиц АМPА-рецепторов в мембранной фракции и тотальном гомогенате клеток с помощью вестерн-блот анализа), а также будут оценены когнитивные способности крыс с помощью гиппокамп-зависимого теста на пространственную память - лабиринт Барнса. Результаты, полученные при реализации проекта, помогут лучше разобраться в причинах нарушений функционирования ЦНС после перенесенных фебрильных судорог и роли КП-АМPА-Р в механизмах этих нарушений. Кроме того, мы сможем дать ответ на вопрос, насколько перспективной мишенью для терапии последствий неонатальных судорог являются КП-АМPА-Р.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Постникова Т.Ю., Грифлюк А.В., Жигулин А.С., Соболева Е.Б., Барыгин О.И., Амахин Д.В., Зайцев А.В. Febrile Seizures Cause a Rapid Depletion of Calcium-Permeable AMPA Receptors at the Synapses of Principal Neurons in the Entorhinal Cortex and Hippocampus of the Rat International Journal of Molecular Sciences, Int J Mol Sci. 2023 Aug 9;24(16):12621. doi: 10.3390/ijms241612621. PMID: 37628802; PMCID: PMC10454714 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms241612621

2. Грифлюк А.В., Постникова Т.Ю., Малкин С.Л., Зайцев А.В. Alterations in Rat Hippocampal Glutamatergic System Proper-ties After Prolonged Febrile Seizures International Journal of Molecular Sciences, Int J Mol Sci. 2023 Nov 28;24(23):16875. doi: 10.3390/ijms242316875. PMID: 38069200; PMCID: PMC10706123 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242316875

3. Грифлюк А.В., Постникова Т.Ю., Зайцев А.В Animal Models of Febrile Seizures: Limitations and Recent Advances in the Field. Cells, Cells. 13(22):1895. (год публикации - 2024)
10.3390/cells13221895

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Фебрильные судороги (ФС) являются одним из наиболее частых неврологических расстройств в детском возрасте. Ретроспективный анализ больных с фармакорезистентной височной эпилепсией выявил высокую распространенность (30-50%) длительных ФС в анамнезе в раннем детстве. Как и многие другие негативные факторы, действующие в неонатальном периоде развития, ФС могут способствовать нарушениям когнитивных функций, особенно обучения и памяти. Предотвращение последствий ФС является одной из актуальных проблем современной клинической нейрофизиологии и педиатрии. Данный проект посвящён комплексному исследованию влияния длительных ФС на функционирование головного мозга крыс, а также изучению роли кальций-проницаемых АМPА-рецепторов (КП-АМPА-Р) в этом процессе. Чаще всего подъём температуры у детей и последующие ФС развиваются на фоне протекания бактериальной инфекции, которая, в свою очередь, может повышать возбудимость нейронных цепей и приводить к развитию эпилепсии. Поэтому во второй год работа была сосредоточена на изучении последствий ФС в модифицированной модели ̶ ФС на фоне действия бактериального липополисахарида (ЛПС; модель бактериальной инфекции). Результаты, полученные в отчетный период с применением электрофизиологических и молекулярно-биологических методов, указывают на то, что ФС, вызванные гипертермией, значительно снижают активность гиппокампальной и энторинальной сетей. Однако, ФС, развивающиеся на фоне бактериальной инфекции, вызванной введением ЛПС, напротив усиливают активность сетей мозга. Как было нами показано в прошлом отчётном периоде, снижение активности, вероятно, связано с уменьшением доли КП-АМPА-Р в мембране пирамидных нейронов гиппокампа и энторинальной коры в результате их интернализации. На фоне введения ЛПС данный защитный механизм не выражен. Мы предполагаем, что острые изменения АМPА-рецепторов в течение 48 часов после неонатальных судорог могут играть решающую роль в эпилептогенезе. Вполне вероятно, что влияние ФС, происходящее в контексте активации иммунной системы, на развивающийся мозг может быть более выраженным, способствовать развитию патологических последствий, вызванных избыточным глутаматом и в дальнейшем приводить к эпилептизации мозга и развитию эпилепсии. Полученные данные могут быть использованы для разработки более эффективных методов диагностики, лечения и профилактики ФС.

Публикации