Об эпилепсии человека
Наконец-то мы отправили статью про эпилепсию человека в журнал, и теперь ждем ответа. Это хороший повод рассказать о том, чем же я занимался в течение последних 3х лет.
Эпилепсия довольно распространенное заболевание у человека, им болеют около 1% населения Земли. Эпилептики известны во всех культурах, например, в Древней Греции ей собственно и дали название эпилепсия от греческого ἐπίληπτος, что значит схваченный. Как древние греки, так и римляне объясняли приступы божественным вмешательством. С тем пор человечество все же немного продвинулось в понимании причин эпилепсии и об этом я хочу немного рассказать.
Дело в том, что многие процессы, которые происходят в клетках связаны с тонким балансом, который можно увидеть в отдельных клетках, так и при их взаимодействии. Например, эпилепсия почти всегда связана с нарушением баланса между возбуждением и торможением. В нервной системе есть два основных классов нейронов: возбуждающие и тормозные. Активность возбуждающих нейронов приводит к увеличению активности сети, а активность тормозных приводит к подавлению активности. Возбуждение позволяет нейронам обмениваться информацией друг с другом, а торможение помогает удерживать уровень возбуждения в пределах нормы. Если говорить о крайностях, то когда преобладает торможение, то человек спит во время глубокой фазы сна, либо находится в коме. Если же слишком много возбуждения, то возникает эпилептический приступ. В мозге больных эпилепсией нарушается баланс возбуждения и торможения, поэтому у таких людей возникают приступы.
Чтобы понять что именно происходит при эпилепсии, мы изучили свойства мозга человека, которая была получена от больных эпилепсией. В случаях, когда приступ возникает в определенном месте в мозге, его возможно удалить хирургическим путем. В большинстве случаев больные при этом поправляются, поэтому часто можно говорить, что причину эпилепсии можно найти в определенном месте. Именно такую патологическую ткань мы и изучали в нашей работе.
Надо сказать, что при патологиях нервной системы беда никогда не приходит одна. Если сломался один механизм, то это обычно не ограничивается изменением активности одного единственного гена (как обычно в биологии, исключения бывают). Более того, сложно понять что же именно изменилось по сравнению с нормой, поскольку мы не можем вырезать здоровую ткань и сравнить ее патологической. Помимо эпилепсии, в ткани больных также часто можно увидеть склероз. Склерозом называют не потерю памяти, а замену ткани органа соединительной тканью. Например, в мозге в более поздней фазе склероза довольно мало нейронов, их место занимают вспомогательные глиальные клетки. Тем не менее, мы нашли способ увидеть паттерн в наших данных – оказалось, что если сравнивать нейроны более ранней фазы склероза по сравнению с более поздней, то можно увидеть довольно четкую картину.
Оказалось, что нейроны больных эпилепсией в более поздней стадии склероза меняют свои свойства и становятся более возбудимыми. Помимо этого, такие нейроны становятся физически больше, а также получают больше входов от других нейронов. Это позволило нам построить математическую модель эпилептического приступа, в которой мы проанализировали свойства нейронов и их сетей, которые приводят к повышенной возбудимости.
Надо сказать, что моделирование особенно важно при понимании биологических процессов. Для того, чтобы изучить влияние различных факторов, необходимо было построить модель, которая основывается на подробных биологических данных. В процессе построения мы узнали какие свойства нейронов мы можем изменить, чтобы сделать нейроны более возбудимыми. В дальнейшем это позволит нам сконцентрироваться на тех свойствах нейронов, которые можно будет изменить с помощью лекарств или вирусной терапии. Но об этом в другой раз.
#нейротоля
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.24.060178v4
