Review paper
Kindling jako przedkliniczny model drgawek
Kind/in g as a preclinical model oj seizures
JANUSZ SZYNDLER1, PAULINA ROK2, ALEKSANDRA WISŁOWSKA2,
AGNIESZKA CZŁONKOWSKA1, PIOTR MACIEJAK5, MAREK SIEMIĄTKOWSKe,
HALINA SIENKIEWICZ~JAROSZ4, ADAM PŁAŹNIK 1• 5
Z: I. Katedry i Zakładu Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej Akademii Medycznej w Warszawie 2. Studenckiego Koła Farmakologicznego przy Katedrze i Zakładzie Farmakologii Doświadczalnej
i Klinicznej Akademii Medycznej w Warszawie
3. Zakładu Farmakologii i Fizjologii Układu Nerwowego Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie 4. I Kliniki Neurologicznej Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie
5. Zakładu Neumchemii Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie
STRESZCZENIE. Zjawisko kindling, czyli
drga-wek rozniecanych, jest uważane za zwierzęcy model padaczki płata skroniowego. Jego istotę stanowi nasilenie gotowości drgawkowej powstające pod
wpływem powtarzania podprogowych impulsów elektrycznych lub podawania substancji prodrgaw-kowych w dawkach podprogowych. Jest ono szcze-gólnie interesującym modelem, przy pomocy które-go można badać następcze zaburzenia emocjonalne
i behawioralne, występujące u zwierząt, jak również
u chorych na padaczkę ludzi. W pracy przedstawio-no przegląd zwierzęcych modeli stosowanych do badania mechanizmów napadów drgawek i działa
nia leków przeciwpadaczkowych Omówiono także najważniejsze mechanizmy leżące u podłoża
zabu-rzeń drgawkowych, w tym rolę układu glutaminer-gicznego, GABA-erglutaminer-gicznego, rolę neuropeptydu Y
i adenozyny, ze zwróceniem szczególnej uwagi na zjawisko tzw. długotrwałego wzmocnienia synap-tycznego (LTP). Omówiono także wpływ kindling na zachowanie zwierząt, próbując znaleźć korelacje
między zaburzeniami psychicznymi występującymi
u osób chorych na padaczkę a zaburzeniami zacho-wania u zwierząt w modelach epilepsji.
SUMMARY. Kindling, regarded as an animat
model of temporat lobe epilepsy, consists in gradu-alty developing progressive limbie motor seizures due to repeated subthreshold electrical stimulation of certain brain regions or administration of pro-convulsive chemical substances in subthreshold doses. !t is a particularly interesting model, which can be used to study subsequent changes in animat behaviour, reflecting emotional disturbances ob-served among patients with epilepsy. The paper presents a review of various animat models of epi-lepsy used in the research into the mechanisms of seizures and action of antiepileptic drugs. More-over, among major pathogenic mechanisms in-volved in the epileptic disorder the role of t he glu-tamate or GABA system, and the function of Y neu-ropeptide or adenosine are discussed, with the em-phasis on the phenomenon of the so-called long-term synaptic augmentation (LTP). The effect of kindling on animat behaviour was described (in rats) in order to better understand the nature of epilepsy-related disorders, including psychiatrie disturbances in patients suffering from epilepsy.
Słowa kluczowe: kindling l drgawki l padaczka l modele zwierzęce Key words: kindling l seizures l epilepsy l animai models
Padaczka jest przewlekłą chorobą, cha~
rakteryzującą się spontanicznie powtarzają~
cymi się napadami drgawek
mioklonicz-nych, tonicznych lub klonicznych. Opisano wiele rodzajów padaczki, spośród których padaczka płata skroniowego stanowi jeden
z największych problemów medycyny. Jest
ona najczęstszą postacią epilepsji, występu
jącą u około połowy dorosłych pacjentów,
ponadto jest często oporna na leczenie,
w porównaniu z innymi formami zaburzeń
drgawkowych.
Padaczka jest chorobą nie tylko
objawia-jącą się napadami drgawek, ale upośledzają
cą również inne sfery funkcjonowania czło
wieka, w tym sferę życia psychicznego.
Różnym jej formom mogą towarzyszyć
licz-ne zaburzenia emocjonallicz-ne i zachowania,
które występują w okresie między kolejnymi
epizodami drgawek. Nazywa się je między
napadowymi zaburzeniami zachowania
(in-terictal behavioural disorders- IBDs).
Mo-gą one przybierać postać depresji, lęku,
agresji lub nawet symptomów podobnych do
występujących w schizofrenii.
Wiele czynników odgrywa rolę w
rozwo-ju IBD, ale do tej pory nie jest znany pato-mechanizm tego zaburzenia. Po pierwsze,
sam fakt chorowania na epilepsję stwarza
napięcie psychiczne i utrudnia życie chorego
w społeczeństwie. Nie istnieje jednak prosta
zależność między IBD a trudnościami, jakie
pacjent napotyka w walce z chorobą. Po
drugie, samo leczenie przeciwdrgawkowe
może wywoływać efekty niepożądane pod
postacią predyspozycji do zaburzeń
psy-chicznych. Jednak i w tym przypadku nie
stwierdzono bezpośredniego związku, gdyż
u pacjentów leczonych lekami
przeciw-drgawkowymi z powodu innych schorzeń
neurologicznych nie obserwowano poważ
nych zaburzeń psychicznych.
Wysunięto także hipotezę o uszkodzeniu
układu limbiemego przez obecne w jego
obrębie ogniska drgawkorodne. Struktury
limbiczne, takie jak ciało migdałowate i
hi-pokamp, pełnią ważną funkcję w
powstawa-niu i kontrolowapowstawa-niu emocji, stąd procesy
patologiczne obejmujące te struktury wpły
wają na ich czynność i mogą prowadzić do
wystąpienia zaburzeń psychicznych. Z
dru-giej jednak strony rozległość i zróżnicowa
nie strukturalne i funkcjonalne
patomechani-zmu w padaczce płata skroniowego utrudnia
powiązanie określonych zaburzeń
zachowa-nia z poszczególnymi strukturami mózgu [7].
Hughlings Jackson jako pierwszy
zauwa-żył, że częściowym napadom towarzyszą
większe zaburzenia psychiczne niż napadom
uogólnionym [1]. Inni badacze potwierdzili
tę zależność i stwierdzili częstsze występo
wanie objawów psychopatologicznych w
grupie chorych z padaczką płata
skroniowe-go, niż w pozostałych grupach pacjentów
[2].
MIĘDZYNAPADOWE ZABURZENIA EMOCJONALNE TOWARZYSZĄCE
PADACZCE
Napadom drgawek w padaczce płata
skroniowego towarzyszą silne emocje, które
mogą ulegać zmianom w trakcie napadu,
bądź między kolejnymi napadami. Odczucia
te powodują, że pacjent czuje się
poirytowa-ny przez długi czas po napadzie. Ponad 90%
pacjentów odczuwa aurę, która zwiastuje
napad. Może ona występować pod postacią
zaburzeń gastrycznych, zaburzeń
sensomo-torycznych dotyczących twarzy i kończyn,
iluzji, halucynacji, dysmnezji Gak: deja vu,
deja vecu), a także zaburzeń typu myślenia
przymusowego, lepkości myśli oraz
zabu-rzeń emocjonalnych: stanów euforii,
napa-dów gniewu czy lęku [60].
W 1975 r., opierając się na własnych
ob-serwacjach klinicznych, Waxman i
Ge-schwind opisali zespół międzynapadowych
zaburzeń zachowania, który nazwany został
osobowością epileptyczną [38]. W skład
te-go zespołu wchodziły: zwiększona
emocjo-nalność, impulsywność, nadmierna
religij-ność, zahamowanie seksualne i hipergrafia.
Dalsze badania nie potwierdziły jednak
w jednoznaczny sposób zależności między
objawami psychopatologicznymi a padaczką
płata skroniowego. Niektóre badania
doty-czące charakteru zaburzeń psychicznych nie
pacjentów z padaczką skroniową ze zdia-gnozowanymi zaburzeniami psychicznymi a
grupą chorych psychicznie, u których nie
występowały napady padaczkowe [52].
Trudno więc mówić o specyficzności
obja-wów zaburzeń psychicznych występujących
w padaczce.
Mechanizmy obserwowanych zaburzeń
międzynapadowych nie zostały do tej pory
ostatecznie wyjaśnione. Istnieje wiele
kon-cepcji próbujących je wytłumaczyć, począw
szy od podejść psychologiczno-społecznych,
aż do hipotez
neurobiologiczno-neurofizjologicznych.
Jedna z koncepcji dotyczy neuronalnego
mechanizmu powstawania zaburzeń lęko
wych. Opiera się na zjawisku
morfologicz-nej i funkcjonalmorfologicz-nej plastyczności
neuronal-nej, która rozwija się w procesie rozniecania
drgawek - ang. kindling. Kindling, dzięki
zjawisku lokalnej i odległej
neuroplastycz-ności neuronów, prowadzi do zwiększenia
ich pobudliwości, określanej mianem długo
trwałej potencjalizacji (long~term
potentia-tion - LTP). Jak wiadomo, jądra ciała
migda-łowatego są strukturą odgrywającą znaczącą
rolę w powstawaniu lęku. Dlatego powstają
ca w trakcie kindling nadpobudliwość
neu-ronów ciała migdałowatego jest
najprawdo-podobniej przyczyną zwiększonego poziomu
lęku u pacjentów.
Badania molekularne pokazały, że
sty-mulacja elektryczna podstawno-bocznego
obszaru ciała migdałowatego zwiększa
eks-presję genu c-fos w tej strukturze, a także w
korze gruszkowatej i zakręcie zębatym
hipo-kampa [ 45]. Chociaż ekspresja genów
wcze-snej odpowiedzi neuronalnej jest
krótko-trwała, to prowadzi w konsekwencji do
eks-presji "późnych" genów, kontrolujących
pobudliwość neuronu. W procedurze
kin-dling stwierdzono wzrost aktywności biał
kowej kinazy C w ciele migdałowatym,
ko-rze gruszkowatej i hipokampie, wiodący do
zmian w przekaźnictwie neuronalnym zwią
zanym z aminokwasami pobudzającymi.
Zaburzenia w aktywności
neuroprzekaźni-ków odgrywają także kluczową rolę w
mo-dulacji zachowań lękowych i powstawaniu
zjawiska LTP.
Do powstawania zaburzeń zachowania
przyczyniają się ponadto zmiany w
pobu-dliwości innych struktur, funkcjonalnie
związanych z ciałem migdałowatym, np.
w szlakach łączących jądro środkowe ciała
migdałowatego z substancją szarą okołowo
dociągową (PAG). Znane są połączeniajądra
środkowego ciała migdałowatego z
grzbieto-wymi, bocznymi i brzuszno-bocznymi
ko-lumnami PAG. Wiadomo także, że
stymula-cja jądra podstawno-bocznego i bocznego
ciała migdałowatego pobudza neurony
w PAG. Jest to ważne stwierdzenie,
ponie-waż boczne i brzuszno-boczne części
sub-stancji szarej okołowodociągowej odgrywają
podstawową rolę w ekspresji różnych form
zachowania obronnego [47].
ZABURZENIA MIĘDZYNAPADOWE
W MODELACH ZWIERZĘCYCH
Drgawki rozniecane wpływają na wiele
aspektów zachowania zwierząt w modelach
przedklinicznych padaczki skroniowej.
Jed-nym z nich jest zachowanie lękowe, które
można badać np. w teście "uniesionego" labi-ryntu oraz w teście "interakcji społecznych".
U szczurów poddawanych elektrycznej
sty-mulacji okolicy jądra podstawno-bocznego
prawego ciała migdałowatego stwierdzono
znaczący spadek zachowań eksploracyjnych,
częstsze znieruchomienia w teście interakcji
społecznych, z zahamowaniem wokalizacji
ultradźwiękowej [32]. Wynik był swoisty, to
znaczy nie był efektem zmniejszenia ogólnej
aktywności zwierząt. Ponadto, nie
zanoto-wano zachowań agresywnych ani
defensyw-nych. W teście uniesionego labiryntu czas
pobytu i liczba wejść do "ramion otwartych"
(parametr służący do oceny neofobii) była
mniejsza niż w grupie kontrolnej, wskazując
na wzrost lęku.
Zmianie ulegają także parametry służące
pozytyw-nego, wyrażające się osłabieniem picia słod
kiego płynu w testach preferencji sacharozy
i wydłużeniem okresów znieruchomienia
w teście "wymuszonego pływania" [32).
U kotów natomiast obserwuje się wyraźny
wzrost zachowań defensywnych, związa
nych prawdopodobnie z tymi samymi
me-chanizmami, które biorą udział w
powsta-waniu stanów lękowych. Powyższe dane
potwierdzają lękotwórczy charakter
zabu-rzeń behawioralnych towarzyszących
drgaw-kom rozniecanym [l).
Jak wykazały liczne badania, występuje
zróżnicowanie funkcjonalne jąder ciała
mig-dałowatego, jak również półkulowa
laterali-zacja w ekspresji emocji i doświadczania
lęku [2). U ludzi przyśrodkowa połowa ciała
migdałowatego bierze udział w powstawaniu
niekontrolowanej agresji o podłożu lęko
wym, podczas gdy część boczna ma udział
w przeciwnym - uspokajającym działaniu.
Podobne zależności zaobserwowano u
ko-tów i szczurów [65). U ludzi cierpiących na
padaczkę skroniową przednia lobektomia
płata skroniowego, włącznie z ciałem
mig-dałowatym, obniża poziom lęku [33).
Stwierdzono także u zwierząt, że stymulacja
elektryczna przyśrodkowej okolicy ciała
migdałowatego powoduje wzrost obronnych
reakcji lękowych na bodźce neutralne oraz
podwyższa próg wystąpienia zachowań
dra-pieżno-agresywnych. Stymulacja bocznego
ciała migdałowatego wywołuje z kolei
prze-ciwne efekty [65). Podsumowując, można
stwierdzić, że kindling prawej, przyśrodko
wej części ciała migdałowatego wywięra
efekty prolękowe, zaś kindling prawej,
bocz-nej części działa przeciwlękowo [2, 73].
Odrębnym problemem jest znaczenie roli
lateralizacji półkulowej w dyskutowanych
zjawiskach. Istnieją badania wskazujące na
zróżnicowanie zmian w zachowaniu
zwie-rząt eksperymentalnych, w. zależności od
tego, która z półkul jest drażniona
elektrycz-nie. Zaobserwowano, że stymulacja
elek-tryczna okolicy przyśrodkowej lub
podstaw-no-bocznej ciała migdałowatego w lewej
półkuli wywiera efekt anksjolityczny, zaś te
same oddziaływania w prawej półkuli mają
charakter anksjogenny [2). Zwierzęta
pod-dawane kindling w lewej półkuli (przyśrod
kowe lub podstawno-boczne jądra ciała
migdałowatego) spędzały więcej czasu w
odsłoniętych ramionach uniesionego
labiryn-tu niż zwierzęta z grupy kontrolnej [2].
Na-tomiast zwierzęta poddawane kindling
w prawej półkuli zwykle spędzały mniej
czasu w odsłoniętych ramionach, wykazując
w ten sposób wzmożoną neofobię. Z kolei
zwierzęta, u których przeprowadzono
stymu-lację okolicy lewej i przyśrodkowej ciała
migdałowatego potrzebowały więcej sesji
treningowych aby rozwinąć piąty,
maksy-malny, stopień drgawek. Pozostałe grupy
zwierząt nie różniły się pod tym względem
między sobą. Implantowanie elektrody w inne
okolice (przyśrodkowe lub boczno-podstawne
jądra ciała migdałowatego) oraz stymulacja
tych miejsc prądem elektrycznym wywierały
efekt anksjolityczny, niezależny od rodzaju
drażnionej półkuli [2].
Podsumowując, można stwierdzić, że
lewostronne, przyśrodkowe lub
podstawno-boczne jądra ciała migdałowatego biorą
udział w procesach o charakterze
anksjoli-tycznym, natomiast prawostronne, bardziej
przednie, przyśrodkowe lub
podstawno-boczne okolice ciała migdałowatego są
od-powiedzialne za procesy anksjogenezy.
Po-zostałe jądra ciała migdałowatego
prawdo-podobnie pełnią niezlateralizowaną rolę
w regulacji procesów emocjonalnych [2].
Warto podkreślić, że zwierzęta kontrolne
z elektrodami implantowanymi w lewej lub
prawej półkuli także różniły się między
sobą. Szczury z elektrodą implantowaną do
lewej półkuli były bardziej lękliwe w
po-równaniu ze zwierzętami z elektrodą
umiesz-czoną w prawej półkuli. Zjawisko to tłuma
czy się lokalnym uszkodzeniem tkanki
ner-wowej przez elektrodę, co może mieć wpływ
na zachowanie zwierząt. W przypadku pół
kuli lewej uszkodzeniu ulegają neurony,
emocjonalności, co w konsekwencji
obja-wiało się pod postacią nasilonego lęku. Te
fakty zgodne są zatem z założeniem, że
neu-rony w lewym ciele migdałowatym są
od-powiedzialne za obniżanie poziomu lęku,
a kindling dzięki procesowi L TP (patrz
da-lej) wzmacnia tę funkcję. Przedstawiona
koncepcja tłumaczy także, dlaczego zwierzę
ta kontrolne z elektrodą umieszczoną w
le-wej półkuli są bardziej lękliwe, a kindling
osłabia efekty behawioralne uszkodzenia
tkanek [2].
Z kolei uszkodzenie spowodowane przez
umieszczenie elektrody w prawej półkuli nie
wpływało na poziom lęku, zaś kindling tych
okolic powodował zmiany behawioralne
o charakterze anksjolitycznym [2]. U
zwie-rząt poddanych procesowi kindling
zaobser-wowano także pogorszenie zdolności
ucze-nia się i zapamiętywania, nawet do 6 tygodni
po zakończeniu badań [7]. Podsumowując,
pośród zaburzeń towarzyszących padaczce
skroniowej w jej modelach zwierzęcych
naj-dokładniej udało się opisać zaburzenia lę
kowe. Jest to zgodne z obserwacją kliniczną
nadmiernej emocjonalności, która wydaje się
podłożem większości problemów
psychicz-nych osób cierpiących na padaczkę.
Adamec opisał ponadto zwiększone
re-akcje defensywne u kotów poddanych
kin-dling, prawdopodobnie wtórne do zmian w funkcjonowaniu receptorów
benzodiaze-pinowych w o.u.n. [3]. Stwierdzono także,
że kindling ciała migdałowatego wpływał
hamująco na eksplorację otwartych ramion
w teście podniesionego labiryntu,
powodo-wał "wycofanie się" społeczne zwierząt
i zwiększenie się ich pasywności w teście
interakcji społecznych. Poza zmianami w
zachowaniu zaobserwowano również
zmia-ny patofizjologiczne, takie jak wrzody
stre-sowe żołądka oraz wzrost stężenia CRF
(corticotropin releasing factor), czynnika
wzmacniającego zachowania obronne [38].
Odrębną kwestią jest ocena podłoża
zmian behawioralnych, to znaczy, czy
po-wstały one na skutek wzmożonej
agresyw-ności, czy obronności badanych zwierząt. Na
podstawie starannie przeprowadzonych
ba-dań stwierdzono, że mają one głównie
cha-rakter obronny. Kalynchuk stwierdziła, że
zwierzęta poddane kindling prezentują
ak-tywne formy zachowania obronnego, takie . jak: wyprostowana postawa, atak
defensyw-ny, a mniej zachowań agresywnych, jak
gry-zienie [7]. Ponadto szczury, u których draż
niono ciała migdałowate wykazywały
bar-dzo silny opór przed próbami schwytania ich
w nieznanym sobie środowisku, natomiast
nie wykazywały takich reakcji w ich wła
snych klatkach lub w znanym sobie
otocze-niu. Zwierzęta kontrolne nie wykazywały
natomiast reakcji obronnych w żadnej
z wymienionych sytuacji. Efekt ten
utrzy-mywał się długotrwale, nawet do dwóch
mie-sięcy od ostatniej stymulacji elektrycznej.
Podsumowując można stwierdzić, że
zmiany w zachowaniu zwierząt poddanych
kindling mają głównie charakter obronny:
zwierzęta nieruchomieją w nieznanym sobie
otoczeniu, stawiają opór przed próbami
schwytania, dokonują szeregu prób ucieczki
oraz przejawiają czynne postawy obronne.
Zachowania te są tym silniej wyrażone, im
więcej stymulacji otrzymał szczur oraz
wte-dy, gdy stymulacji poddawano jednocześnie
hipokampy i ciała migdałowate.
Stymulacja elektryczna ciała migdałowa
tego powoduje również zmiany ciśnienia
krwi oraz rytmu serca [ 49]. Zaobserwowano
ponadto, że zapamiętywanie informacji
prze-strzennej jest upośledzone po napadach
drgawek. Zwierzęta poddane kindling
wol-niej opanowywały zadania w teście labiryntu
wodnego Morrisa. Dotyczyło to w
szczegól-ności zwierząt, u których stymulowano
elek-trycznie okolice hipokampów. Z kolei u
lu-dzi po napalu-dzie epilepsji obserwuje się czę
sto amnezję wsteczną, trwającą kilka godzin
oraz amnezję i splątanie następcze, trwające
około godziny. Powyższe dane potwierdzają
hipotezę, że główną funkcją hipokampa jest
przetwarzanie informacji przestrzennych
Opisany behawioralny model drgawek oparty na zjawisku kindling wiernie odwzo-rowuje wiele aspektów zaburzeń klinicznych
występujących u pacjentów z napadami czę
ściowymi (por tabl. l, rys l). Dlatego też
często służy do badania mechanizmów
neu-ropatologicznych towarzyszących epilepsji,
także na poziomie komórkowym i
moleku-larnym, oraz do badania nowych leków przeciwdrgawkowych.
Tablica l. Porównanie zaburzeń emocjonalnych i zachowania występujących u ludzi z padaczkąpłata skronio-wego i międzynapadowych zaburzeń zachowania u zwierząt poddanych procedurze rozniecania
Ludzie z padaczkąpłata skroniowego Zwierzęta poddane kindling
•
Automatyzmy•
Zwiększone reakcje obronne, np. nasilona•
Obniżona aktywność po napadzie, letarg neofobia•
Bezsenność lub zaburzenia snu•
"Wycofanie społeczne" i mniejsza ilośćin-•
Amnezja wsteczna i zaburzenia w nabywa- terakcji z innymi osobnikami w teście inte-niu nowych informacji rakcji socjalnych•
Dysfazja, jeżeli ognisko znajduje się w le-•
Zmniejszenie zachowań eksploracyjnych wej półkuli•
Zaburzenia w zapamiętywaniu i uczeniu się•
Depresja•
Niepokój i zwiększona lękliwość•
Osłabienie afektu•
Objawy depresyjno-podobne w modelach•
Wzmożony niepokój zaburzeń afektywnych•
Porlniecenie•
Gniew, agresja•
Nasilenie reakcji typu obronnego•
Epizody psychotyczne•
Trudności w interakcjach społecznych•
Zwiększona emocjonalność•
Mania, euforiaRysunek l. Schemat połączeń między strukturami mózgu związanych z ekspresjązaburzeń emocjonalnych, występujących w modelach drgawek rozniecanych
Kora: wzrokowa słuchowa somatosensoryczna
j
część grzbietowa i bocznal
obrona aktywna(walka, ucieczka) (unieruchomienie)
ob<"mL,
cyjna
/
kora asocjacyjnaślady pamięciowe bodźców emocjonalnych
autonomiczne przejawy lęku (ciśnienie krwi)
odruch wzdrygnięcia (odruch bezwarunkowy)
aktywacja lokomotoryczna
ZMIANY HISTOPATOLOGICZNE
TOWARZYSZĄCE ZABURZENIOM DRGAWKOWYM
Jak wspomniano, drgawki rozniecane są
jednym z najczęściej używanych modeli
pa-daczki skroniowej. Procedura rozniecania polega na powtarzaniu stymulacji
elektrycz-nej niektórych struktur mózgu prowadzącej
ostatecznie do pojawienia się drgawek.
Wy-wołuje się je przez pobudzanie u różnych
gatunków zwierząt np. kory gruszkowatej,
ciał migdałowatych, kory wewnątrzwęcho
wej, hipokampów (grzbietowych i
brzusz-nych), opuszek węchowych, jąder przegrody
[ 48]. Powtarzane stymulacje elektryczne
wymienionych powyżej struktur mózgu
po-wodują po kilku - kilkunastu sesjach obniże
nie progu drgawkowego. W wyniku zmian
w pobudliwości dochodzi do sytuacji, w
któ-rej uprzednio podprogowe pobudzenia są
w stanie powodować drgawki.
Model drgawek rozniecanych (chociaż
nie został tak pierwotnie nazwany) po raz
pierwszy został opisany przez
Alonso-DeFlorida i Delgado, a dopiero kilka lat
później zjawisko to zostało
usystematyzo-wane przez Goodarda [5, 28].
W chwili obecnej najczęściej
stosowa-nymi do stymulacji miejscami w o.u.n. są
ciała migdałowate i hipokampy (kora
grusz-kowata, okolice. drogi przeszywającej).
Sta-nowią one część układu limbicznego i
oka-zały się wyjątkowo wrażliwe na bodźce
po-budzające. W wyniku rozniecania drgawek
dochodzi do pojawiania się takich zmian
histopatologicznych w obrębie układu
lim-bicznego, jak stwierdzane u ludzi cierpią
cych na padaczkę.
Zakres zmian morfologicznych stwier-dzanych w przypadku drgawek rozniecanych
(nie tylko elektrycznie, ale również
che-micznie, np. przy użyciu kwasu kainowego)
jest szeroki. W modelu drgawek
roznieca-nych najczęściej spotykanym zaburzeniem
jest reaktywny rozplem gleju. Zwiększenie
ilości gleju dotyczy przede wszystkim
ob-szaru hipokampów, ale obejmuje także inne
struktury układu limbicznego, jak np. korę
gruszkowatą i korę wewnątrzwęchową [l O,
24]. Wpływ zwiększonej ilości gleju na
po-wstawanie zaburzeń drgawkowych nie został
jeszcze ustalony. Uważa się, że powstające
nowe komórki glejowe mają zmienione wła
ściwości. Nie są w stanie utrzymywać
rów-nowagi elektrolitowej środowiska zewnątrz
komórkowego, w szczególności mają
zmniej-szoną zdolność do buforawania nadmiaru
jonów potasowych. Zwiększone,
pozako-mórkowe stężenie jonów potasu, które może
być spowodowane drgawkami lub
niedotle-nieniem, jest odpowiedzialne za pojawianie
się spontanicznych depolaryzacji oraz
sprzy-ja posprzy-jawieniu się drgawek i ich
rozprze-strzenianiu [31].
Reaktywny rozplem astrogleju nie jest
jedyną zmianą morfologiczną. Obserwuje się
także: zmniejszenie liczby neuronów w
hi-pokampach (szczególnie obszary CAl, CA3,
zakrętu zębatego), reorganizację
synaptycz-ną w obrębie połączeń hipokampalnych, tzn.
zjawisko, o którym wiadomo
prawdopodob-nie najwięcej [6]. Reorganizacja dotyczy
m.in. warstwy komórek ziarnistych zakrętu
zębatego (DG), które tworzą nowe połącze
nia aksonalne z kolateralami Schaffera (ko-lateralami komórek warstwy CA3), komór-kami warstwy CAl i z neuronami w
war-stwie CA3, a także biorą udział w
przewo-dzeniu stanu pobudzenia do szlaku
perforo-wanego łączącego się z korą wewnątrzwę
chową [63]. Biorąc pod uwagę, że komórki
ziarniste są pobudzane przez bodźce płynące
z kory wewnątrzwęchowej, wytworzenie
opisanej pętli neuronalnej przewodzącej stan
pobudzenia na powrót do kory, może
stano-wić istotny element zmian sprzyjających
powstawaniu drgawek. Komórki ziarniste
oprócz połączeń bezpośrednich z
kolatera-lami Schaffera tworzą także pętle połączeń
z własnymi dendrytami [68]. Bardzo istotną
zmianą anatomicznąjest również postępują
ca degeneracja interneuronów
udział w "bramkowaniu" pobudzeń zarówno
między komórkami ziarnistymi a CAl, jak
i między CAl a kolateralami Schaffera
i komórkami piramidowymi warstwy CA3 [70]. Opisane zmiany neuropatologiczne
występujące jako następstwo drgawek,
pro-wadzą do promowania patologicznych
po-budzeń drgawkowych, co po części tłuma
czy, dlaczego każdy kolejny napad sprzyja
pojawieniu się następnego.
Większość zmian opisanych powyżej
do-tyczy warunków eksperymentalnych, ale
duża ich część jest stwierdzana także u ludzi. W związku z tym należy przypuszczać, że
model, w którym naśladuje się lokalizację
zmian występujących u pacjentów, będzie
cenny i użyteczny zarówno w badaniu
le-ków, jak i poznawaniu natury zaburzeń
ośrodkowych związanych z powstawaniem
napadów drgawek.
MECHANIZMY WIODĄCE DO
POJAWIANIA SIĘ I UTRWALANIA
ZABURZEŃ DRGAWKOWYCH
Przyczyny, które leżą u podłoża zaburzeń
drgawkowych, niezależnie od tego czy
występują one u człowieka, czy odnoszą się
do reakcji drgawkowych u zwierząt, można
sprowadzić, najogólniej rzecz ujmując, do
kilku podstawowych procesów. Jednym
z nich jest zachwianie równowagi między
układami hamującymi a pobudzającymi
w o.u.n. Obecnie przeważa opinia, że
pod-stawowe znaczenie w tym zjawisku ma
ak-tywność układu GABA-ergicznego oraz
glu-taminergicznego. Pierwszy z nich jest
naj-ważniejszym układem hamującym różne
procesy ośrodkowe, natomiast drugi pełni
rolę głównie pobudzającą. Na poparcie tej
tezy stoi fakt, że większość leków
prze-ciwdrgawkowych stosowanych u człowieka
bądź nasila aktywność układu GABA (np.
benzodiazepiny, barbiturany) albo zmniejsza
aktywność układu glutaminergicznego (np.
lamotrygina, topiramat).
Powtarzane stymulacje elektryczne lub
chemiczne części mózgu (układu
Iimbiczne-go) powodują powstawanie długotrwałego
wzmocnienia synaptycznego w jego drogach eferentnych. Zjawisko to, podobnie jak
i zmiany w funkcjonowaniu różnych ukła
dów receptorowych, jest również istotne
w mechanizmie rozniecania drgawek.
Poni-żej przedstawiono aktualne teorie dotyczące
tego istotnego problemu naukowego i kli-nicznego zarazem.
Rola długotrwałego wzmocnienia
synaptycznego (L TP)
Drgawki rozniecane prowadzą do długo
trwałych zmian w pobudliwości i
funkcjo-nowaniu neuronów (zmian neuroadaptacyj-nych). Jednym z prawdopodobnych
mecha-nizmów tego procesu, uczestniczącym także
w procesach uczenia się i pamięci, jest
zja-wisko tzw. długotrwałego wzmocnienia
sy-naptycznego (LTP) [56].
LTP polega na wzmocnieniu transmisji
synaptycznej (wzroście błonowego
potencja-łu postsynaptycznego) w określonych
struk-turach i szlakach neuronalnych, w
odpowie-dzi na powtarzającą się stymulację
elek-tryczną włókien aferentnych (doprowadzają
cych) [11]. W ten sposób dochodzi do zjawi-ska torowania przebiegu impulsów, nasilenia
ich szybkości oraz zwiększenia obszaru
od-działywania. Szczególną rolę w
powstawa-niu wyżej wymienionego zjawiska pełnią
receptory jonotropowe NMDA dla kwasu glutaminowego, które poprzez nasilenie na-pływu jonów Na+ i Ca++ i wtórną aktywację
enzymów wapniowo-zależnych pobudzają
L TP. Oczywiście, zjawisko LTP nie jest
za-leżne jedynie od prądu wapniowego drogą
receptorów NMDA, ale też od wapnia
na-pływającego przez postsynaptyczne, napię
ciowozależne kanały wapniowe [11].
Po-nieważ aktywność drgawkowa u ludzi może
być uważana za rodzaj powtarzającej się
stymulacji, dlatego przeważa opinia, że
za-równo w modelu drgawek rozniecanych
LTP odgrywa ważną rolę [15]. Pośrednim
dowodem na rolę LTP w modyfikacji progu
drgawkowego jest inne zjawisko
neurofizjo-logiczne określane nazwą długotrwałego
osłabienia synaptycznego (long term
de-pression (L TD) - uważana za odwrotność
LTP) [17]. Stymulacja prądem niskiej czę
stotliwości struktur limbicznych płata
skro-niowego powoduje przewlekłe osłabienie ich
aktywności. Stwierdzono na przykład, że
bodźce prądowe o niskiej częstotliwości (l
Hz, 15 min), powodują pojawienie się L TD
oraz skutkują podwyższeniem progu
drgaw-kowego u zwierząt, u których uprzednio
wywołano drgawki rozniecane z części
pod-stawno-bocznej ciała migdałowatego [72].
Rola receptorów jonotropowych dla glutaminianu
Prace badawcze dowodzą, że w
przypad-ku receptorów jonotropowych AMPA na tle drgawek rozniecanych mamy do czynienia
zarówno z przejściowymi, jak i przewlekły
mi zniianami w ekspresji tych receptorów.
Zmiany polegają głównie na zmniejszeniu
ilości podjednostek GluR1 i GluR2 (są to
podjednostki wchodzące w skład receptora
AMPA, regulujące kanał jonowy tego
recep-tora). W stanach fizjologicznych receptory
AMPA są przepuszczalne jedynie dla jonów
Na+ oraz K+, natomiast nie przewodząjonów
wapnia. Podjednostka GluR2 jest głównym
elementem receptora odpowiedzialnym za
blokowanie napływu Ca++ do komórki,
po-nieważ w przypadku jej braku (na skutek
"nokautu") dochodzi do bardzo silnego
wzrostu przepuszczalności błony dla C a++
(ok. 30-krotny wzrost przewodnictwa) [56].
Zmniejszenie ilości podjednostek GluR2
prowadzi więc do zwiększenia
przepusz-czalności receptorów dla jonów wapnia, co
może w konsekwencji powodować uszko-dzenia neuronów podczas napadu drgawko-wego [39]. Zmiany w funkcjonowaniu
re-ceptorów AMP A są związane nie tylko ze
zwiększoną neurotoksycznością, w wyniku
przeładowania komórek wapniem,
nadmier-ny napływ jonów wapnia prowadzi także do
długotrwałego nasilenia aktywności
drgaw-kowej, co może tłumaczyć istotę
mechani-zmu rozniecania [56]. Zmniejszenie ilości
podjednostki GluR2 na tle procedury roznie-cania drgawek stwierdzono w korze
grusz-kowatej - strukturze, której przypisuje się
kluczową rolę w "bramkowaniu" pobudzeń
płynących z układu limbicznego, tzn.
wyga-szaniu części pobudzeń pochodzących z
hi-pokampów, ciał migdałowatych i kory wę
chowej Gest to więc proces prowadzący do
hamowania uogólniania się drgawek) [56].
W zgodzie z tą koncepcją zaobserwowano, że
u zwierząt poddanych procedurze rozniecania
(ciała migdałowate, hipokampy), w okresach
międzynapadowych w korze gruszkowatej
pojawiają się spontaniczne, patologiczne
pobudzenia [57]. Również zmniejszenie
ak-tywności jednego z transporterów
glutami-nianu - GLAST w obrębie kory
gruszkowa-tej wydaje się w istotny sposób zaangażo
wane w procesie nawrotów i
rozprzestrze-niania się drgawek [56]. Zmniejszenie
ak-tywności tego transportera prowadzi bowiem
do coraz większego gromadzenia się
gluta-minianu w synapsach neuronalnych.
W przypadku receptorów AMP A
docho-dzi także do wzmożonej ekspresji izoformy
jlip zarówno podjednostki GluR1 jak i
GluR2. Izoformy (!lip, jlop) są wariantami
podjednostek receptora AMPA powstający
mi w wyniku odmiennej obróbki posttran-skrypcyjnej mRNA. Efektem fizjologicznym tego zjawiska jest znacznie wolniejsza
desensytyzacja receptorów AMPA z formą
flip, co z kolei w stanach pobudzenia
prowa-dzi do nasilonego przewodzenia, znacznie
większej ilości jonów, z następczą
depolary-zacjąneuronów [58].
Uważa się, że oba wspomniane wyżej
procesy mogą być zaangażowane zarówno
w powstawanie, jak i progresję zmian
pro-wadzących do występowania stlnów
pa-daczkowych u człowieka, jak i do
stopnio-wego obniżania progu drgawkowego u
Badano także zmiany występujące w
ob-rębie receptorów kainowych będących
miej-scem działania kwasu kainowego.
Podawa-nie obwodowe kwasu kainowego prowadzi
bowiem do występowania drgawek o
cha-rakterze bardzo podobnym do drgawek
roz-niecanych ze struktur układu limbicznego.
W wyniku stosowania tego związku
docho-dzi także do charakterystycznych uszkodzeń
w rejonie CA3 hipokampa, odpowiadających
uszkodzeniom znajdowanym u ludzi cierpią
cych na padaczkę skroniową [33].
Podjed-nostka GluR6 receptora kainowego wydaje
się pełnić bardzo istotną rolę w pobudzają
cym działaniu kwasu kainowego. Zwierzęta
(myszy) pozbawione tej podjednostki są
niewrażliwe na drgawki wywołane kwasem
kainowym [51]. W świetle powyższych
doniesień wydaje się, iż receptor kainowy
(w szczególności podjednostka GluR6) pełni
istotną funkcję w drgawkach wywodzących
się z układu limbicznego i może stanowić
punkt uchwytu dla potencjalnych leków przeciwdrgawkowych. Natomiast dane
doty-czące zmian zachodzących w tym układzie
receptorowym w następstwie drgawek
roz-niecanych, są niejednoznaczne [50]. W
ba-daniach doświadczalnych stwierdzano
za-równo wzrost mRNA dla podjednostki KA1 Gest to jedna z podjednostek dla kwasu ka-inowego) w rejonie CA3 hipokampa, brak zmian w syntezie mRNA dla podjednostek dla receptora kainowego, jak i spadek eks-presji mRNA dla podjednostek KA2 i GluR7 [34, 40].
Receptory jonotropowe NMDA dla
kwa-su glutaminowego również pełnią ważną
rolę w powstawaniu zjawiska rozniecania.
Antagoniści NMDA blokują rozwój
drga-wek rozniecanych, natomiast nie wpływają
w istotnym stopniu na drgawki już
"roznie-cone" [50]. Rola receptorów NMDA jest
szczególnie ważna w pojawieniu się
wspo-mnianego już zjawiska L TP i torowaniu
pa-tologicznych stanów pobudzenia. Należy
podkreślić także przewlekłe zmiany w
funk-cjonowaniu receptorów NMDA,
występują-ce w wyniku drgawek rozniecanych.
Stwier-dzono wzmożoną odpowiedź receptorów
NMDA na bodźce pobudzające,
prawdopo-dobnie w mechanizmie osłabienia hamują
cego działaniajonów Mg++ na kanał jonowy.
Zwiększona pobudliwość może być
przy-czyną zarówno powstawania, jak i szerzenia
się patologicznego pobudzenia w strukturach
limbicznych [44].
Rola receptorów metabotropowych dla glutaminianu
W stanie padaczkowym wywołanym
po-przez stymulację prądem elektrycznym
struktur mózgu, obserwowano także zmiany
w funkcjonowaniu receptorów metabotro-powych dla kwasu glutaminowego (mGluR).
Dochodziło do wzrostu ilości receptorów
typu mGluR3 [6]. Jak się obecnie wydaje,
receptory te biorą udział w uwalnianiu
TGF-~ ( transforming growth factor beta) uważa
nego za czynnik neumprotekcyjny [14].
Największy wzrost ilości receptorów
mGluR3 zanotowano w strukturach mózgu
najbardziej narażonych na wystąpienie zmian
degeneracyjnych (hipokampy). Okazało się
jednak, że TGF-~ ułatwia także wytwarzanie
nowych połączeń synaptycznych i stąd może
nasilać propagację fali depolaryzacyjnej.
Rola TGF-~ jest więc dwojaka: początkowe
działanie neumprotekcyjne (zapobiegające
utrwalaniu się procesów prowadzących do
ponownych drgawek) jest hamowane na
sku-tek reorganizacji synaptycznej prowadzącej
do tworzenia nowych sieci neuronalnych,
ułatwiających propagację patologicznych
pobudzeń skutkujących pojawianiem się
na-wrotów drgawek [14, 21].
W wyniku drgawek dochodzi także do
wzrostu ilości receptorów metabotropowych
typu 5 (mGluR5) [6]. Jego rola w epilepto-genezie jest w chwili obecnej niejasna.
Wia-domo, że receptor ten powoduje wzrost
we-wnątrzkomórkowego stężenia jonów
wap-nia. Wzrost ten skutkuje nie tylko wzmożoną
pobudliwością komórki, ale także może
ko-mórkach bez udziału transmisji synaptycz-nej, poprzez tzw. struktury gap-junctions
[43]. Gap-junctions są typem niemal
bezpo-średniego połączenia między błonami
pre-i postsynaptycznympre-i. Obecność tego rodzaju
synaps zapewnia znacznie szybszą
transmi-sję sygnałów. Największą ich ilość spotyka
się u człowieka w ośrodkowym układzie
nerwowym w okresie embrionalnym. Wraz z wiekiem dochodzi do stopniowego zmniej-szenia ich liczby, jednak uszkodzenie neuro-nów może indukować tworzenie nowych synaps elektrycznych. W ten sposób
wzmoc-nienie sygnału wapniowego, poprzez zwięk
szoną ekspresję receptorów mGiuR5,
powo-duje powstawanie
"elektryczno-biochemicznego" syncytium, które może być
zaangażowane zarówno w szerzeniu się jak
i wzniecaniu patologicznych pobudzeń [53].
Proces ten może być istotny w rozwoju
drgawek rozniecanych, w którym każdy
kolejny napad drgawkowy ułatwia
pojawia-nie się następnego. Istotnym elementem tego
złożonego mechanizmu jest także tzw.
funk-cjonalny przełącznik, którego czynnosc
zmienia działanie receptora mGluR5 i może
wpływać przeciwdrgawkowo [13]. Działanie
"funkcjonalnego przełącznika" polega na
wywoływaniu zmienionej odpowiedzi
recep-torów metabotropowych z grupy I (mGluRI
i R5) na kwas glutaminowy, w zależności od
czasu, jaki upłynął od ostatniego
pobudze-nia. Pobudzenie receptorów
metabotropo-wych grupy I zwiększa wyrzut glutaminianu.
Jednak gdy w krótkim czasie dochodzi do ponownego pobudzenia receptorów z tej grupy, wyrzut glutaminianu ulega
stopnio-wemu zmniejszeniu. Działanie receptorów
z grupy I jest więc uzależnione od stężenia
glutaminianu pozostającego w szczelinie
synaptycznej, tzn. stymuluje uwalnianie glutaminianu w przypadku jego niedoboru lub hamuje przy nadmiarze. Zaburzenie tego mechanizmu jest prawdopodobnie odpowie-dzialne za nadmierne odhamowanie o. u. n. w procesie powstawania drgawek.
Rola transporterów glutaminianu
Upośledzenie funkcji transporterów glu-taminianowych odgrywa prawdopodobnie
ważną rolę w utrwalaniu się zmian
neuro-adaptacyjnych w procesie rozniecania
drga-wek. Wiadomo, że hamowanie usuwania
glutaminianu ze szczeliny synaptycznej,
mo-że prowadzić do przedłużonego pobudzenia
neuronów. Na początku badania ekspresji
transporterów glutaminianu (w tym
przy-padku glejowych - GLAST oraz GLT)
u zwierząt poddanych procedurze kindling,
nie wykazały zmian w ich aktywności [ 4].
Dokładniejsze badanie struktur mózgowych,
zaangażowanych w propagację i powstawanie
drgawek, udowodniło jednak występowanie
istotnych zaburzeń. Jak już wspomniano, w
korze gruszkowatej równocześnie ze
zmniej-szeniem ekspresji podjednostki GluR2 recep-tora AMPA, dochodzi do zmniejszenia
ak-tywności transportera glejowego - GLAST,
co może być jednym z czynników
przewle-kłego nasilenia aktywności drgawkowej [56].
Transporter GLAST należy do ważnych
czynników chroniących neurony przed dłu
gotrwałym działaniem glutaminianu. Bierze
udział w regulacji stężenia wewnątrzkomór
kowego glutaminianu. W neuronach stężenie
tego neuroprzekaźnika wynosi około l O
mM, w gleju około 50 !J.M, podczas gdy
w przestrzeni zewnątrzkomórkowej osiąga
l !J.M. Z powodu tak dużych różnic w stęże
niu glutaminianu transportery neuronalne dla
tego aminokwasu pracują z maksymalną
wydajnością w sposób fazowy (po wyrzucie
aminokwasu) i w spoczynku nie pobierają
tego neuroprzekaźnika. Natomiast
transpor-tery glejowe pracują w sposób ciągły,
z większą wydajnością, prawdopodobnie
z powodu mniejszego stężenia glutaminianu
w komórkach glejowych [ 41]. Biorąc pod
uwagę fizjologiczne właściwości
transporte-rów, zmniejszenie aktywności GLAST może
mieć istotne znaczenie dla utrwalania się
Należy jednak podkreślić, że w bada-niach na ludzkiej tkance mózgowej uzyska-nej od osób operowanych z powodu opor-nych na leczenie postaci padaczki, nie stwierdzono zmian w funkcjonowaniu trans-porterów dla glutaminianu [66].
Rola układu GABA-ergicznego
Jak już wspomniano, znaczenie
fizjolo-giczne tego układu neuroprzekaźnikowego
w o.u.n. dotyczy głównie hamowania więk
szości procesów neuronalnych i
psychicz-nych. Mechanizmy odpowiedzialne za
poja-wienie się coraz silniejszej odpowiedzi na
powtarzaną stymulację prądową, czy też
wywoływaną podprogowymi dawkami
sub-stancji drgawkotwórczych, w dalszym ciągu
nie są znane. Postuluje się rolę stopniowego
hamowania aktywności układu GABA
w powstawaniu drgawek rozniecanych [27].
Istotne znaczenie mogą odgrywać receptory
benzodiazepinowe, które modyfikują działa
nie kanału chiorkowego w obrębie receptora
GABA-A. Wiadomo, że agoniści receptora
benzodiazepinowego Gak diazepam czy
klo-nazepam), są stosowani do przerywania
na-padu drgawkowego. Interesujące wydawało
się więc sprawdzenie, czy w procesie
roz-niecania drgawek nie dochodzi do
zmniej-szenia ekspresji tych receptorów, co mogło
by prowadzić do zachwiania równowagi
między układem GABA-ergicznym i kwasu
glutaminowego w regulacji pobudliwości
neuronalnej. Stwierdzono, że po
przewle-kłym podawaniu małych dawek ~-CCM Gest
to odwrotny agonista receptora BZD, który
podawany przewlekle prowadzi do wystę
powania drgawek) wystąpiło zmniejszenie
wiązania 3
H-flumazenilu (antagonista recep-tora benzodiazepinowego) do receptorów
benzodiazepinowych i było to zjawisko
stopniowo narastające w czasie [59]. Nie
można więc wykluczyć, że spadek liczby
receptorów benzodiazepinowych jest istot-nym czynnikiem odpowiedzialistot-nym za
poja-wienie się drgawek rozniecanych [59].
W innej z kolei pracy analizującej zmiany
w receptorach BZD u szczurów poddanych
procedurze rozniecania drgawek, w ciałach
migdałowatych nie zaobserwowano zmian
w liczbie receptorów benzodiazepinowych
[18]. Trudno więc o jednoznaczne wnioski
co do udziału receptorów BZD w procesie
rozniecania drgawek.
Doniesienia dotyczące zaburzeń w
funk-cjonowaniu układu GABA w procesie
kindling są niejasne. W modelach zwierzę
cych, jak i u ludzi, obserwowano nawet
czte-rokrotny wzrost stężenia GABA w mózgu
[67]. Zjawisko to może być wynikiem albo
zmian kompensacyjnych zachodzących w
odpowiedzi na drgawki, albo efektem zmniej-szonej odpowiedzi receptorów GABA-A,
prowadzące w ramach sprzężenia zwrotnego
do zwiększenia produkcji i uwalniania GABA
wo.u.n.
Układy monoaminergiczne
Serotonina i układ serotoninergiczny są
w istotny sposób zaangażowane w regulację
nastroju, snu, wydzielania hormonów, a
tak-że w procesy drgawkowe.
Serotonina powoduje hiperpolaryzację
neuronów, co skutkuje wyhamowaniem
spontanicznych wyładowań neuronalnych
i blokowaniem rozprzestrzeniania się
drga-wek. Udowodniono, że wzrost stężenia 5-HT
hamuje drgawki, podczas gdy obniżenie jej
koncentracji nasila je [71]. Podobne wyniki
uzyskano po uszkodzeniu układu
serotoni-nergicznego przy pomocy p-CPA (inhibitor syntezy 5-HT). W tym modelu
zaobserwo-wano obniżenie progu drgawkowego i wzrost
wrażliwości na pentylenetetrazol. Podawanie
prekursora 5-HT powoduje natomiast
pod-wyższenie progu drgawkowego [42]. Wzrost
stężenia serotoniny po lokalnym podaniu fluoksetyny (inhibitora zwrotnego wychwytu
serotoniny) do istoty czarnej powodował
osłabienie drgawek wywołanych stymulacją
elektryczną [54]. Wydaje się zatem
uzasad-nione przypuszczenie, że zaburzenie
w funkcjonowaniu tego układu może być
drgaw-kowej, a także tłumaczy równoczesne
wy-stępowanie zaburzeń o charakterze lękowo
depresyjnym u chorych na padaczkę. Bardzo
ciekawe są również doniesienia o
potencjali-zacji efektów leków przeciwpadaczkowych
przez fluoksetynę, chociaż nie należy
zapo-minać o tym, że znane są także dowody na
prodrgawkowe działanie leków z grupy
se-lektywnych inhibitorów wychwytu
serotoni-ny [26]. Leki te są przeciwwskazane u osób
chorych na padaczkę. Rola układu
serotoni-nergicznego w padaczce nie jest więc
wyja-śniona. Ostatnio rośnie liczba badań
wskazu-jących, że wiele klasycznych leków
prze-ciwpadaczkowych wykazuje zdolność do
nasilania transmisji serotoninergicznej, np. karbamazepina, lamotrygina czy kwas wal-proinowy [51].
Ważną rolę pełni także noradrenalina.
Zaobserwowano, że po napadzie
uogólnio-nych drgawek toniczno-kloniczuogólnio-nych
docho-dzi do wzrostu stężenia adrenaliny,
noradre-naliny i kwasu homowanilinowego w płynie
mózgowo-rdzeniowym. Wydaje się, że
opi-sane efekty biochemiczne
najprawdopodob-niej są reakcją kompensacyjną na drgawki
[20]. U zwierząt z uszkodzonym układem
noradrenergicznym, przy pomocy selektyw-nej neumtoksyny 6-0H-DA, stwierdzono szybszy rozwój drgawek [19]. Natomiast stymulacja elektryczna miejsca sinawego (skupisko neuronów noradrenergicznych)
opóźniała pojawienie się drgawek
uogólnio-nych u zwierząt poddanych procesowi
roz-niecania elektrycznego. Nie jest do końca
jasne czy hamujący wpływ noradrenaliny na
aktywność drgawkową wynika z bezpośred
niego działania neuroprzekaźnika, czy też
jest wtórny do nasilenia uwalniania GABA [37].
Ważną rolę odgrywa także dopamina
(DA). Wykazano, że podawanie domózgowe
dopaminy powoduje osłabienie wyładowań
elektrycznych w neuronach oraz podnosi
próg drgawkowy. Wydaje się, że
poszcze-gólne receptory DA pełnią odmienną rolę:
pobudzenie receptorów ·D1 powoduje
obni-żenie progu drgawkowego, natomiast
pobu-dzenie receptorów D2 podnosi go [68]. Rola neuropeptydu Y (NPY)
Ostatnio w analizach zmian zachodzą
cych w układach receptorowych o.u.n. pod
wpływem drgawek, dużą uwagę zwraca się
na NPY. Wykazano, że w wyniku drgawek
dochodzi do wzrostu poziomu zarówno
mRNA dla prepro-NPY, a także samego
NPY [9]. Rodzaj zastosowanych drgawek
nie miał znaczenia, podobne wyniki
uzyska-no zarówuzyska-no po podawaniu kwasu kaiuzyska-nowe- kainowe-go, jak i w modelu drgawek rozniecanych,
a także u szczurów ze spontanicznie wystę
pującymi drgawkami (uwarunkowanymi
genetycznie). Drgawki powodują wzrost
stężenia NPY w strukturach, które wydają
się kluczowe dla rozprzestrzeniania się fali
clepolaryzacyjnej w hipokampach, ciałach
migdałowatych, korze węchowej [70].
Uwalnianie NPY jak i ekspresja mRNA dla
NPY jest uzależniona od receptorów
gluta-minergicznych, zarówno metabotropowych
jak i jonotropowych [61]. Wzmożone
uwal-nianie NPY może wywierać efekt
prze-ciwdrgawkowy, ponieważ peptyd ten nasila
aktywność interneuronów GABA-ergicznych,
przez co dochodzi do zmniejszenia
pobudli-wości komórek piramidowych oraz komórek
ziarnistych w hipokampach. Mechanizm
działania hamującego drgawki polega też na
blokowaniu uwalniania glutaminianu w
pro-cesie zależnym od receptorów Y2 [30].
Zja-wisko to nie jest jednak w pełni wystarczają
ce do zapewnienia kontroli przeciwdrgaw-kowej. Powtarzane stymulacje elektryczne
(drgawki rozniecane) czy podawanie środ
ków prodrgawkowych (kwas kainowy),
mo-gą powodować uszkodzenie interneuronów
GABA, przez co ich działanie hamujące
ule-ga znacznemu osłabieniu. Ten efekt może
być jednym z istotnych czynników
powodu-jących trwałe obniżenie progu drgawkowego
[64]. Zaburzenia w funkcjonowaniu
neuro-nów GABA obserwowano również u ludzi
Istotnym faktem jest także to, że leki
prze-ciwdrgawkowe powodują wzrost stężenia
NPY, jak i mRNA kodującego prepro-NPY
do wartości wyjściowych, co pośrednio
po-twierdza rolę NPY w regulacji czynności
drgawkowej [ 46].
W działaniu NPY należy wyróżnić
od-mienną rolę poszczególnych receptorów dla
tego neuropeptydu. Na tle drgawek roznie-canych w strukturach limbicznych obser-wowano wzrost powinowactwa agonistów
do receptora Y2. Zjawisko to jest związane
z silniejszym hamowaniem uwalniania
glu-taminianu [62]. Ten hamujący mechanizm
polega na zmniejszeniu napływu jonów
wapnia do komórki w odpowiedzi na
bo-dziec pobudzający. Podobne działanie NPY
uzyskano w preparatach komórek
piramido-wych człowieka uzyskanych z ognisk
pa-daczkowych, tzn. również dochodziło do
blokowania uwalniania glutaminianu na sku-tek pobudzenia receptora Y2 [69]. Drgawki
powodowały także przewlekłe (nawet ponad
6 miesięcy) zmniejszenie ekspresji
recepto-rów Yl. Jest to, jak się wydaje, zjawisko
prowadzące do hamowania napadów
drga-wek [62]. Pobudzenie receptorów Yl
powo-duje bowiem zablokowanie napływu jonów
C a++ do neuronów przez kanały wapniowe
typu N. Uważa się, że zahamowanie prądu
Ca++ przez kanały N blokuje równocześnie
prąd potasowy i w konsekwencji podnosi
pobudliwość komórki. Zmniejszenie liczby
receptorów Yl w odpowiedzi na drgawki
prowadzi więc do osłabienia pobudliwości
komórek i działa jako endogenny
mecha-nizm zapobiegający występowaniu
ponow-nych drgawek.
W podsumowaniu należy stwierdzić, że
NPY może działać zarówno jako substancja
pro-, jak i przeciwdrgawkowa, zależnie od
tego, jakie receptory dla tego neuropeptydu
są pobudzane. Stwierdzenie to ma istotne
znaczenie z punktu widzenia rozwoju far-makoterapii epilepsji.
Istotną rolę w czynności drgawkowej
pełnią również receptory typu Y5.
Fizjolo-giczne znaczenie tych receptorów polega na presynaptycznym hamowaniu uwalniania glutaminianu (podobnie jak receptory Y2) [35]. W modelach drgawek rozniecanych elektrycznie, jak i po podaniu kwasu
kaino-wego zaobserwowano długotrwałe
zmniej-szenie ekspresji receptora Y5 w układzie
limbicznym (szczególnie w hipokampach)
[12]. Jest to fakt warty podkreślenia,
ponie-waż uprzednio stwierdzane zmiany (
doty-czące receptorów Y l) miały charakter
adap-tacyjny i prowadziły do zmniejszonej
ak-tywności drgawkowej. Spadek liczby
recep-torów Y5 może być jednym z czynników
odpowiedzialnych za przewlekłe obniżenie
progu drgawkowego i drgawki rozniecane.
Podsumowując należy stwierdzić, że
NPY niewątpliwie pełni istotną rolę w
regu-lacji czynności drgawkowej. Jego działanie
poprzez receptory Y2 i Y5 powoduje osła
bienie transmisji glutaminergicznej,
zmniej-szając pobudliwość neuronalną. Natomiast
pobudzenie receptorów Yl wywołuje efekty
przeciwstawne. Biorąc te fakty pod uwagę
należy stwierdzić, że istnieją realne
podsta-wy aby sądzić, iż selektywni agoniści
recep-torów Y2 i Y5 oraz antagoniści Yl, mogą
w przyszłości stanowić nową grupę leków
przeciwpadaczkowych. Rola innych układów
neuroprzekaźnikowych (adenozyna)
W mechanizmach epileptogenezy istotną
funkcję pełni także adenozyna. Uważa się,
że jest to endogenny środek o silnym działa
niu przeciwdrgawkowym [16]. Podawanie
inhibitorów wychwytu adenozyny u zwierząt
poddanych procedurze rozniecania drgawek
z ciał migdałowatych zmniejsza zarówno
czas trwania jak i intensywność drgawek
[23]. Adenozyna pełni istotną rolę w
hamo-waniu transmisji synaptycznej pomiędzy
komórkami warstwy CA3 do CAl
hipokam-pa, a także moduluje odpowiedź neuronów
warstwy ziarnistej przez blokowanie
Efekty te są prawdopodobnie uzależnione od
wpływu na receptory A1 [25].
Jak już wielokrotnie wspomniano,
istot-nym elementem odpowiedzialistot-nym za
wzmo-żoną pobudliwość komórkową są zmiany
w lokalnym metabolizmie wapnia. Rola jo-nów ca++ w przewodzeniu stanu pobudzenia
(kanały napięciowozależne, jonotropowe
NMDA, AMPA itp.), a także w
mechani-zmie L TP (długotrwałego wzmocnienia
sy-naptycznego) jest bezsporna. Zmniejszona
aktywność białek rozkładających kompleks
wapń- kalmodulina (kompleks wapń-
kal-modulina jest odpowiedzialny za działanie
Ca++ jako "drugiego" przekaźnika) jest istot-nym czynnikiem odpowiedzialistot-nym za
roz-wój nadmiernej pobudliwości neuronów
w strukturach mózgu związanych z
proce-sami drgawkotwórczymi [29]. PODSUMOWANIE
Podsumowując informacje o
mechani-zmie zaburzeń drgawkowych trudno jest
jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie, jaki
proces leży u podstaw pojawiania się
i utrzymywania nadmiernej aktywności
drgawkowej. Stosunkowo dużą ilość
infor-macji na ten temat dostarcza model drgawek rozniecanych, który modeluje zaburzenia zarówno na poziomie komórkowym, jak i czynnościowym w tkankach i strukturach
mózgu objętych stanem patologicznego
po-budzenia. Niestety określenie, który z
opisa-nych procesów jest najważniejszy dla
wywo-łania nadmiernej odpowiedzi neuronalnej na
bodźce pobudzające jest w chwili obecnej
niemożliwe do rozstrzygnięcia, podobnie jak
odpowiedź na pytanie, co jest czynnikiem
wywołującym, a co wtórnym względem
opi-sanych procesów. Istnieją bardzo mocne
dowody na istotną rolę układu
glutaminowe-go (zarówno receptorów jonotropowych, jak
i metabotropowych), układu GABA,
neum-peptydu Y i wielu innych czynników
w omawianych zjawiskach prowadzących do
drgawek rozniecanych. Nie ulega jednak
wątpliwości, że analiza dotycząca znaczenia
różnych układów neuroprzekaźnikowych
w pojawianiu się i potencjalizacji drgawek,
może doprowadzić do stworzenia nowych,
skuteczniejszych leków przeciwdrgawko-wych.
PIŚMIENNICTWO
l. Adamec RE. Amygdala kindling and anxiety in the rat. Neuroreport I 990; I: 255-258. 2. Adamec RE, Morgan HD. The effect o f
kin-dling of different nuclei in the left and right amygdala on anxiety in the rat. Physiology Behav I994; 55: 1-12.
3. Adamec R, Young B. Neuroplasticity in spe-cific limbie system circuits may mediate specific kindling induced changes in animai affect-implications for understanding anxiety associated with epilepsy. Neurosci Biobehav Rev 2000; 24: 705-23.
4. Akbar MT, Torp R, Danbolt NC, Levy LM, Meldrum BS, Ottersen OP. Expression of glial glutamate transporters GL T -l and GLAST is unchanged in the hippocampus in fully kindled rats. Neumscience 1997; 78: 351-9.
5. Alonso-DeFiorida F, Deigada JMR. Lasting behavioral and EEG changes in cats induced by prolonged stimulation of the amygdala. Am J Physiology 1958; 193: 223-9.
6. Aronica E, van Vliet EA, Mayboroda OA, Troost D, Lopes da Silva FH, Gorter JA. Up-regulation of metabotropie glutamate recep-tor subtype mGluR3 and mGluR5 in reactive astrocytes in a rat model of mesial temporał
lobe epilepsy. Eur J Neurosci 2000; 12: 2333-44.
7. Becker A, Grecksch G, Thiemann W, Hollt V. Pentylenetetrazol-kindling modulates stimulated dopamine release in the nucleus accumbens of rats. Pharmacol Biochem Be-hav 2000; 66 (2): 425-8.
8. Ben-Ari Y. Limbie seizures and brain dam-age produced by kainic acid: Mechanisms and relevance to human temporał lobe epi-lepsy. Neumscience 1985; 14: 375-403. 9. Bendotti C, Vezzani A, Serafini R, Servadio
pre-proneuropetide Y mRNA in the rat campus during the development of hippo-campal kindling: comparison with the ex-pression of preprosomatostatin. Neurosci Let 1991; 132: 175-8.
10. Bertram EH, Cornetl JF. The evolution of a rat model of chronic spontaneous limbie sei-zures. Brain Res 1994; 661: 157-62.
11. Bliss TVP, Collingridge GC. Synaptic model o f memory: L TP in the hippocampus. Nature 1993; 361:31-9.
12. Bregola G, Dumont A, Fournier A, Zucchini S, Quirion R, Simonato M. Decreased Ievels of neuropeptide Y5 receptor binding sites in two experimental models o f epilepsy. Neum-science 2000; 98 (4): 697-703.
13. Bruno V, Batlaglia G, Copani A, Galindo M, Cespedes Z, Cena V, Sanchez-Prieto, Nicoletli F. Evidence for an activity-dependent switch in the regulation o f excito-toxic neurodegeneration by group I mGiu re-ceptors. Neuropharmacology 1999; 38 (AS): 24.
14. Bruno V, Batlaglia G, Casabona G, Copani A, Cacialgi F, Nicoletli F. Neuroprotection by glial metabotropie glutamate receptors is mediated by transforming growth factor-beta. J Neurosci 1998; 18: 9594-600. 15. Cain DP. Long-term potentiation and
kin-dling: how similar are the mechanisms? Trends Neurosci 1989; 12: 6-10.
16. Chin JH. Adenosine receptors in brain: neu-romodulation and role in epilepsy. Ann Neu-rol 1989; 26: 695-8.
17. Christie BR, Kerr DS, Abraham WC. Flip side of synaptic plasticity: long-term depres-sion mechanisms in the hippocampus. Hip-pocampus 1994; 4: 127-35.
18. Cleton A, Van der Graaf PH, Ghijsen WEJM, Voskuyl RA, Danhof M. Mechanism based modeling o f the adaptative changes in the pharmacodynamics of midazolam in the kindling model of epilepsy. Pharmacol Res 1999; 16: 1702-9.
19. Corcoran ME, Mason ST. Role of forebrain catecholamines in amygdaloid kindling. Brain Res 1980; 190: 473-84.
20. Devisky O, Emoto S, Goldstein D, Estull R, Porter R, Theodore W. Cerebrospinal fluid
and serum levels of DOPA, catechols and monoamine metabolites in patients with epi-lepsy. Epilepsia 1992; 33: 263-70.
21. D'Onofrio M, Batlaglia G, Bruno V, Ngom-bra R, Nicoletli F. Activation of group II me-tabotropic glutamate receptors increases transforming growth factor beta mRNA ex-pression in vivo. Neuropharmacology 1999; 38 (A14): 45.
22. De Lanerolle NC, Kim JH, Robins RJ, Spencer DD. Hippocampal interneuron loss and plasticity in human temporał lobe epi-lepsy. Brain Res 1989; 495: 387-95.
23. Dragunow C, Goddard GV, Laverty R. Is adenosine an endogenous anticonvulsant? Epilepsia 1985; 26 (5): 480-7.
24. Du F, Eid T, Lothrnan EW, Kohler C, Schwarcz R. Preferential neuronal loss in layer III o f the media) enthorinal cortex in rat models oftemporallobe epilepsy. J Neurosci 1995; 15:6301-13.
25. During MJ, Spencer DD. Adenosine: a po-tential mediator of seizure arrest and pos-tictal refractoriness. Ann Neurol 1992; 32: 618-24.
26. Fevale E, Rubino V, Mainarcli P, Lunardi G, Albano C. Anticonvulsant effect of fluoxet-ine in humans. Neurology 1995; 45: 1926. 27. Gean PW, Shinnick-Gallagher P, Anderson
AC. Spontaneous epileptiform activity and alteration ofGABA and ofNMDA mediated neurotransmission in amygdala neurons kin-dled in vivo. Brain Res 1989; 494: 177-81. 28. Goddard GV. The development of epileptic
seizures through brain stimulation at low in-tensity. Nature 1967; 214: 1020-1.
29. Goldering JR, Wasterlain CG, Oestreicher A, de Graan P, Farber D, Olaser G. Kindling in-duced a long lasting change in the activity of a hippocampal merobrane calmoduline - de-pendent protein kinase system. Brain Res 1986; 377: 47-53.
30. Gruber B. Differential NPY mRNA expres-sion in granule cells and interneurons o f the rat dentate gyrus after kainic acid injection. Hippocampus 1994; 4 (4): 474-82.
31. Heinemann U, Gabriel S, Jauch R, Schulze K, Kivi A, Eilers A, Kovacs R, Lehrnann TN. Alterations of glial celi function in
tern-porallobe epilepsy. Epilepsia 2000; 41 (supl 6): 185-9.
32. Helfer V, Deransart C, Marescaux C, Depau-lis A. Amygdala kindling in the rat: anxio-genic-like consequences. Neumscience 1996; 73 (4): 971-8.
33. Hermann BP, Wyler AR, Acherman B, Rosenthal T. Short term psychological out-come of anterior temporai lobectomy. J Neu-rosurg 1989; 71 (3): 327-34.
34. Hikiji M, Tornita H, Ono M, Fujiwara Y, Akiyama K. Increase of kainate receptor mRNA in the hippocampal CA3 of amyg-dala-kindled rats detected by in situ hybridi-zation. Life Sci 1993; 53: 857-64.
35. Ho MWY, Beck-Sickinger AG, Colmers WF. Neuropeptide Y5 receptors reduce syn-aptic excitation in proximal subiculum, but not epileptiform activity in rat hippo-campus slices. J Neurophysiology 2000; 83: 723-34.
36. Jes RSG, Lambert JDC. The role of excita-tory amino acid receptors in the propagation of epileptiform discharges from the entorhi-nal cortex to the dentate gyrus in vitro. Expl Brai n Res 1990; 80: 310-22.
37. Jimenez-Rivera C, Voltura A, Weiss GK. Ef-fects of locus coeruleus stimulations on the development of kindled seizures. Exp Neu-rology 1987; 95: 13-20.
38. Kalynchuk LE. Long-term amygdala kin-dling in rats as a model for the study o f inter-ictal emotionality in temporai lobe epilepsy. Neurosci Biobehav Rev 2000; 24: 691-704. 39. Kamphuis W, De Rijk TC, Lopes da Silva
FH. Rat hippocampal kindling induces changes in the glutamate receptor mRNA expression patterns in dentate granule neu-rons. Eur J Neurosci 1994; 6: 1119-27. 40. Kamphuis W, Hendriksen H, Diegenbach
PC, Lopes da Silva FH. N-methyl-d-aspartate and kainate receptor gene expres-sion in hippocampal pyramidal and granular neurons in the kindling model of epilepto-genesis. Neumscience 1995; 67: 551-9. 41. Kanai Y, Hediger MA. Primary structure and
functional characterization of high-affinity glutamate transporter. Nature 1992; 360: 467-71.
42. Kilian M, Frey HH. Central monoamines and convulsive thresholds in mice and rats. Neu-ropharmacology 1973; 12:681-92.
43. Kim WT, Rioult MG, Comell-Bell AH. Glu-tamate induced calcium signalling in astro-cytes. Glia 1994; 11: 73-84.
44. Kohr G, De Koninck Y, Mody I. Properties of NMDA receptor channels in neurons acutely isolated from epileptic (kindled) rats. J Neurosci 1993; 13: 3612-27.
45. Leung LS, MaJ, McLachlan RS. Behaviors induced or disrupted by complex partia! sei-zures. Neurosci Biobehav Rev 2000; 24: 763-75.
46. Marksteiner J, Sperk G, Maas D. Naunyn-Schmideberg's. Arch Pharmacol 1989; 339: 173-7.
47. McDonald JW, Johnstan MV. Physiological and pathophysiological roles of excitatory amino acids during central nervous system development. Brain Res Rev 1990; 15: 41-70.
48. MeNaroara JO, Byrne MC, Dasheiff RM, Fitz GJ. The kindling model of epilepsy: a review. ProgNeurobiol1980; 15: 139-59. 49. Meldrum BS. Amino acid neurotransmitters
and new approaches to anticonvulsant drug action. Epilepsia 1984; 25: 140-9.
50. Meldrum BS, Akbar MT, Chapman AG. Glutamate receptors and transporters in ge-netic and acquired models of epilepsy. Epi-lepsy Res 1999; 36: 189-204.
51. Mulle C, Sailer A, Perez-Otano I, Dickinson-Anson H, Castillo PE, Bureau I, Maron C, Gage FH, Mann JR, Bettler B, Heinemann SF. Altered synaptic physiology and reduced susceptibility to kainate-induced seizures in GluR6-deficient mice. Nature 1998; 392: 601-5.
52. Mundas D. Interictal behavior abnormality in temporallobe epilepsy. Arch Gen Psychiatry 1982; 39: l 08-11.
53. Okada M, Hirano T, Mizuno K, Kawata Y, Wada K, Murakami T, Tasaki H, Kaneko S. Effects of carbamazepine on hippocampal serotoninergic system. Epilepsy Res 1998; 31 (3): 187-98.
54. Passini A, Tortorella A, Gale K. The anti-convulsant action of fluoxetine in substantia
