Новое в эпилептологии

Уважаемые коллеги, предлагаем вашему вниманию продолжение обзора статьи S. Bröer «Not Part of the Temporal Lobe, but Still of Importance? Substantia Nigra and Subthalamic Nucleus in Epilepsy», опубликован­ной в издании Frontiers in Systems Neuroscience (2020; 14: 581826). Начало обзора, который посвящен эпилепсии, в частности определению типа припадка, его причин, возраста дебюта приступов, пусковых факторов и результатов электроэнцефалографии, изложено в предыдущем номере журнала «НейроNews» (2021; 1(122): 8–10).

Одним из недостатков фокусного введения препаратов или стимуляции для клинической трансляции является необходимость повторного или непрерывного ведения выбранного лечения. Также сообщалось о развитии толерантности к системному введению γ-аминомаслянокислотно(ГАМК)­ергических препаратов в экспериментальных моделях и у пациентов; а в последнее время и у подгруппы животных при продолжительном ­точечном введении препаратов в базальные ганглии (Löscher and Frey, 1987; Löscher and Schmidt, 2006; Gey etal., 2016). Стратегия, которая может преодолеть эту проблему, — нейротрансплантация высвобождающих ГАМК клеток, которые функционально интегрируются в ткань ­хозяина.

Трансплантация тормозных интернейронов для восстановления дисбаланса между возбуждением и торможением в эпилептической сети в основном производится в гиппокампе из-за массивной анатомической перестройки при длительном течении эпилепсии. В нескольких исследованиях с применением хронических моделей экспериментальной эпилепсии были показаны мощные и длительные противосудорожные эффекты после ксено- и аллотрансплантации ГАМКергических клеток (Baraban etal., 2009; Waldau etal., 2010; Hunt etal., 2013; Cunningham etal., 2014; Henderson etal., 2014; Casalia etal., 2017; Bröer etal., 2019). Общим для этих исследований является то, что клетки вводили в участок, ответствен­ный за иници­ацию припадка.

Трансплантация в ретикулярную формацию черной субстанции или другие структуры, из которых распространяются судороги, не так широко исследовалась. Первые исследования были выполнены в 1990-х годах: после трансплантации фетальных ГАМКергических клеток в ретикулярную формацию черной субстанции восприимчивость судорог к пилокарпину снизилась. Однако не удалось подтвердить, что эффект зависит от высвобождения ГАМК из трансплантированных клеток, поскольку выживаемость трансплантата не оценивалась количественно и, что более важно, трансплантация неГАМКергических клеток показала аналогичный ответ (Fine etal., 1990). Более поздние ­исследования продемонстрировали только временные противосудорожные ­эффекты нейротрансплантации в ретикулярную формацию черной субстанции: результатом трансплантации фетальных клеток стриатума при киндлинге у крыс было увеличение судорожного порога и уменьшение тяжести припадков (Löscher etal., 1998).

Кроме того, в этом исследовании эффект может быть напрямую отне­сен к ГАМКергическим клеткам, поскольку неГАМКергические клетки или промежуточные варианты не вызывали ­подобного эффекта. Использование гене­тически модифицированных клеток из клеточных линий с выделением большого количества ГАМК подтвердило эти результаты на различных моделях судорог, но не было эффективным при абсансах (Thompson and Suchomelova, 2004; Castillo etal., 2006, 2008, 2010; Nolte etal., 2008).

Возможно, отсутствие или кратковременность противосудорожного эффекта связаны с низкой выживаемостью клеток в ретикулярной формации черной субстанции (Backofen-Wehrhahn etal., 2018).

Базальные ганглии не подвергаются такой значительной анатомической ­реструктуризации, вызванной эпилепсией, как та, которая происходит в гиппокампе. Высокую персистенцию трансплантированных клеток в основном описы­вают в таких областях повреждения головного мозга, как гиппо­камп (Zaman etal., 2001; Zaman and Shetty, 2002).

Однако недавние исследования показали многообещающее выживание тормозных нейронов в здоровых областях мозга — до одного года после трансплантации.

Эффект, по-видимому, не зави­сит от ткани хозяина, что оправдывает ­продолжение исследований метода нейротрансплантации в базальные ганглии как варианта лече­ния эпилепсии (Southwell etal., 2012; Mas­naghetti etal., 2019).

Сообщалось о противосудорожных эффектах стимулирования ретикулярной формации черной субстанции при судорогах, вызванных бикукуллином либо электрошоком (Garant and Gale, 1983).

Как известно, существуют противоречивые данные об их влиянии на спровоцированные припадки. Например, по одним данным, повреждение ретикулярной формации черной субстанции значительно увеличивало тяжесть и продолжительность припадков во время киндлинга; по другим — оказывало противоположное влияние (Zhang etal., 2019; McNamara etal., 1984).

Исследователи сообщили, что киндлинг приводит к субрегиональной пластичности нейронов в ретикулярной формации черной субстанции (Gernert etal., 2004). По данным J. Velíšková etal. (1996), микроинъекция вигабатрина в дорсальную ретикулярную формацию черной субстанции приводила к проконвульсивным эффектам в модели флуротила, но оказывала противосудорожный эффект в вентральной ретикулярной формации черной субстанции, тогда как в модели пентилентетразола стимуляция обеих мишеней опосредовала противосудорожный эффект (Bröer etal., 2012).

Возможными причинами этих противоречивых результатов могут быть различия в экспрессии типов рецепторов (Velíšková etal., 1998); субрегиональные особенности, специфика используемых животных моделей, возраст и пол животных (Shehab etal., 1996; Gernert and Löscher, 2001).

Считается, что разные типы припадков включают разные выходные структуры (Depaulis etal., 1994). Например, тоническими припадками нельзя манипулировать с помощью подавления черной субстанции (Deransart etal., 2001). Так, в недавнем исследовании Е. Wicker etal. (2019) использовали оптогенетический сайленсинг, чтобы четко проанализировать роль путей воздействия ретикулярной формации черной субстанции в четырех различных моделях судорог. Они обнаружили, что ингибирование ретикулярной формации черной субстанции само по себе подавляло острые припадки, вызванные внутрибрюшинной инъекцией пентилентетразола или прямой инъекцией бикукуллина в область пириформной коры. Кроме того, с помощью этого подхода были подавлены аудиогенные судо­роги у крыс с предрасположенностью к генетической эпилепсии (GEPR-3), которые реагируют на громкий шум конвульсиями, а также абсансные припадки в модели системного γ-бутиролактона. Интересно, что избирательное инги­бирование проекции от ретикулярной формации черной субстанции к верхнему бугорку дает тот же эффект, тогда как селективное по­дав­ление проекции в педункулопонтинное ядро приводит к смешанным результатам. Это объясняется тем, что, с одной стороны, достигалось снижение час­тоты абсансов, с другой — усиливались судороги, вызванные пентилентетразолом, а на аудиогенные судороги влияния не было (Wicker etal., 2019). Данные более новых исследований позволяют предположить прямую роль базальных ганглиев в инициации абсанса и считать компактную часть черной субстанции новой целью для модуляции припадка (Huet al., 2020).

По сравнению с ретикулярной формацией роль субталамического ядра черной субстанции в эпилепсии менее изучена. Но оно представляет собой хорошо изученную клиническую мишень для терапевтической нейростимуляции при болезни Паркинсона или дистонии (Benabid etal., 2001; Benabid, 2007; Al-Otaibi etal., 2011).

Хирургическая доступность этой структуры может сделать ее возможным кандидатом для таргетной терапии и при эпилепсии. Это может быть связано с меньшими побочными эффектами по сравнению с нацеливанием на ретикулярную формацию черной субстанции, поскольку сообщается о двигательной активации после инъекций мусцимола в ретикулярную формацию, а не в субталамическое ядро (Dybdal and Gale, 2000). Инъекции мусцимола в субталамическое ядро снижали активность ретикулярной формации, так как эта область обеспечивает моносинаптический, глутаматергический и, следовательно, возбуждающий вход в ретикулярную формацию (Feger and Robledo,1991).

Первые доказательства роли субталамического ядра черной субстанции в стимуляции судорожной активности были получены С. Deransart etal. (1996) and L. Vercueil etal. (1998) для модели генетической абсанс-эпилепсии у крыс, в которой двусторонние инъекции агонистов ГАМК, а также высокочастотные стимуляции, подавляли спонтанную судорожную активность. Аналогичным образом противосудорожный эффект инъекций агонистов ГАМК был продемонстрирован на модели киндлинга; в моделях острых припадков, индуцированных системным и локальным применением проконвульсантов, таких как бикукуллин или пентилентетразол; после ингаляции фторэтилом (Deransart etal., 1998; Dybdal and Gale, 2000; Bröer etal., 2012; Velíšková etal., 1996b).

Введение вигабатрина в субталамическое ядро черной субстанции было более эффективным, чем в соседнюю неопределенную зону (zona incerta), ретикулярную формацию черной субстанции или полосатое тело, а его эффекты сопоставимы с таковыми при системном введении. При этом отмечалось значительно меньше побочных эффектов, нежели после системного лечения (Bröer etal., 2012). Автор отмечает, что подавление прямого стриа­тонигрального и непрямого путей играет ключевую роль в распространении активности эпилептических припадков (Depaulis etal., 1994; Gale etal., 2008). Ниже предоставлено краткое ­из­ложение избранных источников с данными исследований модуляций субталамического ядра черной субстанции в экспериментальных моделях припадков. В подпунктах вначале указаны модели припадков, а затем влияние на судороги.

• ГАМКергический препарат: бикукуллин внутривенно (в/в) — защита от судорог (только при двустороннем введении мусцимола) (Dybdal and Gale, 2000); бикукуллин (пириформная кора) — защита от судорог (только при двустороннем введении мусцимола) (Dybdal and Gale, 2000); пентиленейтетразол в/в — повышение судорожного порога (Bröer et al., 2012; Gey et al., 2016); ингаляции флуротила — уменьшение выраженности припадков (одностороннее и двустороннее введение мусцимола) (Velíšková et al., 1996b); киндлинг — снижает выраженность моторных судорог, не влияет на пост­разряды (Deransart et al., 1998); ­абсансы — подавление пиково-­волновых разрядов (Deran­­sart et al., 1996).
• ГАМКергическая клетка: пентиленейтетразол в/в — преходящее ­повышение судорожного порога (одно­стороннее и двустороннее); клеточно-специфический противо­судорожный эффект (Handreck et al., 2014; Backofen-Wehrhahn et al., 2018).
• Стимуляция: каинат подкожно — уменьшение продолжительности гене­рализованных припадков; ­увеличение продолжительности очаго­вых припадков со снижением их тяжести (Usui et al., 2005); ­абсансы — подавление пиково-волновых разрядов (Vercueil et al., 1998).
• Повреждение: абсансы — только ­частичная эффективность, сокращение продолжительности припадков у 60 % животных (Vercueil et al., 1998).

В последующих исследованиях оценивали возможность и эффективность непрерывной микроинфузии вигабатрина в субталамическое ядро черной субстанции и обнаружили, что двусторонняя инфузия вигабатрина в течение нескольких недель приводила к увеличению содержания ГАМК в субталамическом ядре черной субстанции. В результате значительно увеличивался порог судорожной готовности пентилентетразола, что, однако, сопровождалось развитием толерантности к противосудорожному действию ­вигабатрина у некоторых животных (Gey etal., 2016). Было описано, что прямая стимуляция субталамического ядра черной субстанции способна подавлять припадки в различных экспериментальных моделях, например при абсансах у крыс с генетической эпилепсией и судорогах, вызванных системными инъекциями каината (Vercueil etal., 1998; Usui etal., 2005).

Два исследования были посвящены трансплантации ГАМКергических клеток в субталамическое ядро черной субстанции в модели острых припадков (Handreck etal., 2014; Backofen-Wehrhahn etal., 2018). Они показали, что временные противосудорожные эффекты могут наблюдаться в течение нескольких недель, причем эффект может быть достигнут даже при односторонней трансплантации (Handreck etal., 2014).

Автор отмечает, что поражение всего субталамического ядра черной субстанции не было таким эффективным, как электрическая стимуляция в по­давлении припадков, и может быть связано с повышенным риском (Vercueil etal., 1998). Сообщалось, что при одностороннем поражении субталамического ядра черной субстанции активируются возбуждающие рецеп­торы глутамата в ее ретикулярной формации, ипсилатерально по отношению к поражению; это может привести к повышенной восприимчивости к судорогам (Price etal., 1993).

Клинические данные о воздействии на ретикулярную формацию и субталамическое ядро черной субстанции у пациентов с эпилепсией все еще ­немногочисленны (Vercueil and Hirsch, 2002). В 1949 г. R. A. Hayne etal. сообщили, что подкорковые области мозга, такие как базальные ганглии, могут проявлять эпилептическую активность одновременно с кортикальными областями, но они также могут производить изолированную аномальную электрическую активность, которая не зависит от коры. Более современное исследование также подтвердило, что генерализованные припадки коркового происхождения приводят к изменению активности базальных ганглиев (Rektor etal., 2002). Данные визуализации показывают, что у пациентов с эпилепсией может наблюдаться атрофия черной субстанции и различия в кровотоке, метаболизме, функцио­нальной связности и нейротрансмиссии в базальных ганглиях (Semah, 2002; Keihaninejad etal., 2012; Rektor etal., 2013; Výtvarová etal., 2017).

Глубокая стимуляция мозга различных областей головного мозга, например субталамического ядра черной субстанции, в течение многих лет успешно использовалась в терапии боли и двигательных расстройств (Nguyen etal., 2011; Fasano etal., 2012). Известно, что при болезни Паркинсона стимуляция субталамического ядра черной субстанции либо медиального бледного шара уменьшает тремор, брадикинезию, ригидность и дискинезию, но механизм действия глубокой стимуляции головного мозга на двигательные расстройства продолжает изучаться (Lozano and Eltahawy, 2004).

Также это было первое целевое лечение, которое оценивали у пациентов с эпилепсией. В начале 2000-х годов в нескольких исследованиях проводилась стимуляция пациентов: первой пациенткой была пятилетняя девочка с фармакорезистентной и неоперабельной эпилепсией, которая ­получала одностороннюю хроническую высокочастотную стимуляцию субталами­ческого ядра черной субстанции. Частота и тяжесть припадков снизились на 80 % за 2,5 года наблюдения, а также улучшились моторные и когнитивные функции (Benabid etal., 2002). По данным других исследований, стимуляция субталами­ческого ядра черной субстанции в большинстве случаев значимо уменьшала частоту припадков — на 50 % (Loddenkemper etal., 2001; Chabardes etal., 2002; Handforth etal., 2006; Lee etal., 2006).

J. Vesper etal. (2007) стимулировали одновременно субталамическое ядро и ретикулярную формацию черной субстанции и обнаружили уменьшение припадков у пациента с миокло­нической эпилепсией, который не ­реа­гировал на предшествующую ­сти­муляцию блуждающего нерва и ­медикаментозное лечение.

А. di Giacopo etal. (2019 г.) описали клинический случай пациента с миоклонической эпилепсией, у которого стимуляция ретикулярной формации черной субстанции была более эффективной в уменьшении припадков, чем только стимуляция субталамического ядра или комбинаторная стимуляция обеих структур. Однако по сравнению с субталамическим ядром черной субстанции накоплено мало клинических данных и опыта по нацеливанию на ретикулярную формацию черной субстанции, поскольку из-за анатомических особенностей последняя более труднодоступна (Loddenkemper etal., 2001). В целом, побочные эффекты, связанные со стимуляцией, были ­зарегистрированы в исследованиях ­пациентов с болезнью Паркинсона, и преимущественно включают преходящий гемибаллизм и дискинезии, ­которые можно конт­ролировать, регулируя параметры стимуляции.

Побочные эффекты при этой ­минимально инвазивной хирургии включают инфекции, расхождение раны и внутричерепные гематомы; ­­они могут перевешивать риск смерти от неконт­ролируемых судорог (Lodden­kemper etal., 2001).

Как считает автор, для выводов об эффективности и безопасности описанных методов лечения необходимы более масштабные двойные слепые и рандомизированные клинические испытания. Начавшееся во Франции в 2005 году исследование STIMEP (Assessment of Subthalamic Nucleus Stimulation in Drug Resistant Epilepsy), в рамках которого пациенты с тяжелой формой генетической эпилепсии были отобраны для применения метода стимуляции субталамического ядра черной субстанции, было прекращено до полной регистрации, а результаты не были опубликованы на момент написания данной статьи.

Больше клинических данных доступно относительно глубокой стимуляции переднего таламического ядра головного мозга, которая, как было ­показано в исследовании SANTE (Stimulation of the Anterior Nucleus ofthe Thalamus for Epilepsy), значительно снижает судороги у фармакорезистентных пациентов (Fisher etal., 2010). Тем не менее причина уменьшения ­судорог в височной доле при ­целевой дистанционной стимуляции не­известна. Нет подробных данных об эффективности введении препаратов в субталамическое ядро или ретикулярную формацию черной субстанции у пациентов с эпилепсией, кроме единичных клинических испытаний с мусцимолом — агонистом ГАМК, введенным в очаг припадка (кора или гиппокамп) у трех пациентов с эпилепсией (Heiss etal., 2019).

У двух из трех припадки не наблюдались в течение двух лет, а у одного приступы стали менее частыми. Эти ­результаты нельзя было однозначно отнести к инфузии мусцимола, поэтому они неубедительны. Кроме того, поскольку мусцимол не был помечен, нельзя было подтвердить распределение препарата только внутри целе­вой структуры (Heiss etal., 2019).

О побочных эффектах, связанных с инфузией, не сообщалось. В последующем исследовании группа пометила мусцимол гадолинием, инди­катором для магнитно-резонансной томографии, и ввела его в субтала­мическое ядро черной субстанции ­макакам-резусам (Heiss etal., 2019).

Инфузия мусцимола не вызывала нейро­токсичности, однако при приеме высоких доз наблюдались преходящие дозозависимые гиперкинезы и сонливость. В более раннем исследовании сообщалось о дискинезиях при инфузии мусцимола в дорсальную часть ретикулярной формации черной субстанции, но не после вливания в субталамическое ядро черной субстанции у макак (Dybdal etal., 2013).

В заключение автор отмечает, что субталамическое ядро и ретикулярная формация черной субстанции играют ключевую роль в распространении припадков, что подтверждается различными экспериментальными ­моделями эпилепсии. Ранние иссле­дования были сосредоточены на фармакологическом ингибировании ГАМК­ергическими веществами и позволили получить представление о субрегиональных и модельных эффектах при судорогах.

Показано, что аномальная электрофизиологическая активность и структурные изменения, такие как атрофия, перфузия крови и особенности метаболизма, а также функциональные изменения, могут быть выяв­лены в базальных ганглиях у пациентов с эпилепсией.

Несмотря на эти данные у пациентов и хорошие доклинические ­доказательства успешной модуляции припадков с помощью инфузии лекарств в мишени базальных ганглиев, в частности, ретикулярную формацию и субталамическое ядро черной субстанции, имеется очень мало клинических данных об интрацеребральном введении лекарств при эпилепсии.

Хотя ГАМКергические препараты уже давно используются при эпилепсии, большинство из них на данный момент не защищены патентами и в настоящее время не разрабатываются. Другие проблемы включают методику введения, особенности фармакокинетики лекарственного средства, включая распределение только в пределах целевой области, и возможное развитие толерантности к введенному веществу. Стимуляция субталамического ядра черной субстанции вызывает повышенный интерес при лечении пациентов с эпилепсией, поскольку она широко и успешно используется при двигательных расстройствах, таких как болезнь Паркинсона. Доступные данные получены из отчетов о клинических случаях и исследованиях с учас­тием небольших групп пациентов в отдельных клинических центрах, а крупное рандомизированное клиническое исследование во Франции было прекращено до полной регистрации.

Трансплантация ГАМКергических клеток в качестве восстановитель­ного подхода потенциально может преодо­леть некоторые проблемы использования препаратов или стимуляции, если клеточный продукт способен сохраняться и функционально инте­грироваться в целевую структуру. Необходимы дальнейшие исследо­вания для оценки безопасности, ­эф­фективности и длительности воздействия метода трансплантации клеток в структуры распространения судорог, такие как субталамическое ядро и ретикулярная формация черной субстанции у пациентов с неконтролируемыми припадками.