Доктор. Джеффри Л. Ноебельс, профессор неврологии, нейробиологии, молекулярной генетики и генетики человека и директор Лаборатории нейрогенетики развития Blue Bird Circle в Бейлоре
Эпилепсия – чрезвычайно распространенное заболевание, поражающее людей всех возрастов, от младенцев и подростков до пожилых людей. Одна из самых загадочных особенностей этого расстройства заключается в том, что около 6 процентов людей с эпилепсией имеют необычно высокий уровень внезапной неожиданной смерти. В статье, опубликованной сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Медицинского колледжа Бейлора сообщают, как мутация в гене, участвующем в регуляции кальция внутри клеток мозга, может помочь вызвать затемнение в стволе мозга, центре, который контролирует сердцебиение. и дыхание, и увеличивают риск внезапной неожиданной смерти.
"Внезапная неожиданная смерть при эпилепсии – SUDEP – оказывается наиболее частой причиной преждевременной смерти людей с эпилепсией. Это не несчастные случаи или самоубийство, это просто необъяснимая смертность," сказал старший автор д-р. Джеффри Л. Ноебельс, профессор неврологии, нейробиологии, молекулярной генетики и генетики человека и директор Лаборатории нейрогенетики развития Blue Bird Circle в Бейлоре. "Большинство людей с эпилепсией живут долгой жизнью и, похоже, не имеют повышенного риска SUDEP. Но есть группа людей, подвергающихся дополнительному риску. Мы искали гены, вызывающие эпилепсию, чтобы понять, может ли какой-либо из них дать нам ключ к разгадке того, кто может подвергаться риску. В частности, мы изучали гены, которые могли бы объяснить то, что кажется коллапсом сердечной и дыхательной системы после приступа."
В своем многолетнем стремлении понять клеточные и генетические механизмы, которые могут запускать SUDEP, Ноебельс и его коллеги изучили гены, которые участвуют в биении сердца. Уже известно, что некоторые из этих генов связаны с внезапной неожиданной сердечной смертью.
"Мы задавались вопросом, могут ли некоторые из тех же генов вызывать судороги, если они экспрессируются в головном мозге, и если да, то могут ли эти гены также подвергать людей с эпилепсией риску не только эпилепсии, но также ненормального сердцебиения и риска смерти," сказал Ноэбельс. "В наших первых экспериментах мы обнаружили несколько генов, которые фактически соответствовали этому описанию: они экспрессируются в головном мозге и сердце, и мутации этих генов вызывают ненормальное сердцебиение и эпилепсию на моделях мышей."
Затем исследователи обнаружили, что эти же гены несут дополнительный риск явления, называемого распространяющейся деполяризацией, медленно прогрессирующим временным отключением электричества в определенной области мозга. Во время отключения электроэнергии клетки мозга в этой области прекращают свою активность, пока она не восстановится.
"Распространяющаяся деполяризация хорошо известна людям с мигренозными головными болями," сказал Ноэбельс. "У многих людей с мигренью появляется аура или ощущение, прежде чем они почувствуют боль. Если затемнение происходит в зрительной коре, той области мозга, которая помогает нам видеть, человек может внезапно ослепнуть. Если это происходит в двигательной области мозга, они становятся слабыми с одной стороны тела. А потом у них появляется ужасная головная боль. Это называется аура мигрени. Через 20-30 минут они восстанавливают зрение или способность двигаться. Не у всех мигреней есть аура."
В 2015 году Ноэбельс и доктор. Исаму Айба, научный сотрудник неврологии из Бэйлора, опубликовал статью в Science Translational Medicine, в которой описал на мышиной модели, что произойдет, если распространяющаяся деполяризация, отключение мозговой активности, произойдет глубоко в стволе мозга, который контролирует сердцебиение. и дыхание.
"Мы работали с мышами, несущими гены, предрасполагающие их к эпилепсии и преждевременной смерти. Мы обнаружили, что действительно гораздо легче экспериментально вызвать эти отключения в стволе мозга этих мышей, в то время как у нормальных мышей мы вообще не могли их вызвать," сказал Ноэбельс. "У мышей могли быть судороги, и ничего бы не произошло, но затем один приступ, наконец, вызвал бы затемнение в стволе мозга."
В данной статье Ноебельс и его коллеги изучили другой ген – RyR2, который также экспрессируется в сердце и, как известно, вызывает проблемы с сердцем. Они показали, что RyR2, который также экспрессируется в головном мозге, также вызывает эпилепсию у мышей и вызывает электрический скачок, который делает вероятным фатальное отключение.
"Что особенно интересно в RyR2, так это то, что он работает внутри клетки как регулятор внутриклеточного кальция. Ионы, такие как кальций, важны, потому что они влияют на высвобождение нейротрансмиттеров, молекул, которые обеспечивают связь между клетками мозга," сказал Ноэбельс. "RyR2 – это мутация – мы называем ее «дырявым» RyR2 – которая увеличивает нормальное количество кальция внутри клетки, что, в свою очередь, вызывает высвобождение повышенного количества нейротрансмиттеров. И это увеличенное высвобождение нейротрансмиттеров каким-то образом значительно упрощает запуск затемнения."
Ноебельс – директор Центра исследований SUDEP при Медицинском колледже Бейлора. Исследователи из восьми других учреждений являются членами Центра и, как и группа Ноебельса, посвятили себя углублению понимания эпилепсии и смертельных осложнений, таких как SUDEP. Центр и группы ученых поддерживаются Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья.
Для Ноебельса и его коллег открытие того, как "дырявый" RyR2 увеличивает шансы SUDEP – это шаг вперед к будущему, в котором неврологи могут сидеть с пациентом и его семьей и обсуждать возможность точного прогнозирования рисков SUDEP и эффективных вмешательств.