Эпилепсия — хроническое заболевание ЦНС, характеризующееся повышенной аномальной синхронизацией электрической активности нейронов, проявляющейся повторяющимися приступами, которые могут быть спонтанными и непредсказуемыми [1]. В зависимости от локализации гиперсинхронной активности нейронов приступы классифицируются как парциальные и генерализованные.

В настоящее время около 50 млн человек во всем мире страдают от эпилепсии и это число в будущем будет расти [2, 3]. Клинические исследования с участием пациентов, которым впервые поставили диагноз, показывают, что длительная ремиссия наблюдается в 55—68% случаев [4], однако смертность от эпилепсии продолжает расти. Неизвестно, повышаются ли показатели из-за увеличения распространенности, изменения причин смерти от эпилепсии, увеличения летальности при данном заболевании или неудач в лечении. Так, в США с 1999 по 2017 г. уровень смертности от эпилепсии увеличился на 98,8% [5]. Уровень внезапной смерти у пациентов с эпилепсией в 24 раза выше по сравнению со уровнем в общей популяции [3]. Существует более двух десятков противоэпилептических препаратов (ПЭП), однако, несмотря на их эффективность, примерно у 40% пациентов с эпилепсией возникают приступы, которые не удается купировать доступными в настоящее время ПЭП. Ситуацию осложняет и то, что многие из имеющихся ПЭП направлены на симптоматическое лечение и способны только контролировать возникновение приступов, оказывая незначительное влияние на основное заболевание. Некоторые авторы считают, что современные ПЭП не обладают противоэпилептогенным действием, отчасти потому, что механизмы, лежащие в основе противоэпилептогенной активности, различны при разных формах приобретенной эпилепсии [6].

Международная противоэпилептическая лига предложила следующее определение фармакорезистентной эпилепсии (ФРЭ): лекарственно-резистентная эпилепсия определяется как неудача адекватного применения 2 переносимых, правильно выбранных и используемых схем ПЭП (будь то в виде монотерапии или в комбинации) для достижения устойчивой свободы от приступов [7]. Височная эпилепсия — одна из наиболее распространенных фокальных ФРЭ, которая обычно сопровождается склерозом гиппокампа. Хотя внедрение новых ПЭП в последние десятилетия значительно улучшило возможности лечения для пациентов с эпилепсией, установлено, что примерно у 20—40% пациентов развивается лекарственная устойчивость. Ранее было показано, что воспаление головного мозга является неотъемлемой особенностью гипервозбудимой патологической ткани мозга при ФРЭ различной этиологии, и воспаление может быть как следствием, так и причиной эпилепсии [8]. Развитие эпилепсии может быть связано с широким спектром факторов, которые подразделяются на две основные категории: те, которые имеют генетическое происхождение, и приобретенные, однако в некоторых случаях причина неизвестна. Эпилептические приступы также могут возникать после острого поражения ЦНС, наиболее частыми провоцирующими факторами являются лихорадка, черепно-мозговая травма, цереброваскулярные заболевания, отмена ПЭП, инфекции и метаболические нарушения [9—11]. Исследования экспериментальных моделей судорожных приступов продемонстрировали, что нейровоспаление и нейродегенерация являются преобладающими характеристиками эпилепсии. Связь между нейродегенерацией и воспалением в мозге при эпилепсии является значимой для понимания патологических механизмов, вовлеченных в связанную с судорогами гибель нейрональных клеток. Воспаление, дегенерация нейронов и склероз гиппокампа тесно связаны [12]. Генетические факторы играют важную роль в развитии эпилепсии и участии в ее патогенезе провоспалительных факторов. Показано повышение уровней цитокинов IL-1β и TNF-α в мозге экспериментальных животных после электростимуляции миндалины. TNF-α в основном высвобождается микроглией и индуцирует высвобождение глутамата астроцитами. Увеличение внеклеточного глутамата может стимулировать глутаматергические нейроны, что приводит к их повышенной возбудимости [13]. Это один из важнейших сигнальных путей возникновения эпилептических приступов. Идентификация конкретных генетических факторов, вызывающих нейротоксичность, индуцированную глутаматом, свидетельствует об общих путях апоптоза и воспаления нейронов [14]. Цитокины, хемокины и определенные сосудистые медиаторы регулируют воспалительное состояние локально и могут распространять воспаление дальше в другие ткани. В головном мозге такие медиаторы активируют микроглию и астроциты, действуют как хемоаттрактанты, влияют на инфильтрацию периферических воспалительных клеток и/или способствуют клеточной пролиферации, выживанию или смерти. Они также могут влиять на потоки ионов, нейротрансмиссию и связь между нейронами [15].

Механизмы судорог, вызывающие повреждение нейронов при эпилепсии, до конца не ясны [16]. Аномальная вспышка активности нейронов во время приступа также может привести к различным изменениям на клеточном уровне, таким как активация рецепторов глутамата, экспрессия цитокинов, окислительный стресс, влияние на рецептор гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), изменение связей между нейронами и стимуляция некоторых путей апоптоза [17]. Важным патологическим признаком ФРЭ является потеря нейронов [18]. Одним из направлений исследований является изучение влияния метаболических дисфункций на возникновение судорог и их последствия, такие как гибель нейронов и обусловленные ею когнитивные нарушения. Мозг особенно уязвим из-за обилия митохондрий, высокого потребления кислорода, низкой способности к регенерации и высокой концентрации полиненасыщенных жирных кислот. Человеческий мозг сильно зависит от правильного снабжения кислородом и требует почти 20% общего количества кислорода в организме [19—21]. Все это способствует развитию ряда состояний, связанных с гибелью нейронов, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона, инсульт и боковой амиотрофический склероз, атаксия Фридрейха, нейродегенеративные заболевания с накоплением железа в мозге, болезнь Шарко—Мари—Тута, наследственные дистрофии сетчатки, прогрессирующий миоклонус, синдром Драве, рассеянный склероз, нейропатическая боль и ФРЭ, особенно у детей [10, 19, 22, 23]. Одним из наиболее распространенных и важных механизмов повреждения нервной ткани, в конечном итоге ведущих нейроны по пути запрограммированной гибели, является окислительный стресс. Еще в 1970-х годах была выявлена его связь с различными физиологическими и патологическими состояниями, включая эпилепсию [1, 24]. Окислительный стресс — это дисбаланс между образованием и накоплением активных форм кислорода (АФК) и азота в клетках и тканях и способностью выводить токсины с использованием ферментативных и неферментативных механизмов [22]. АФК, образующиеся во время окислительного стресса, запускают широкий спектр патологических процессов, включая перекисное окисление липидов, индукцию воспалительных и проапоптотических генов. В ЦНС их чрезмерное накопление может вызывать активацию микроглии, повреждение нейронов и астроцитов. Показано, что именно окислительный стресс вызывает апоптоз нейронов за счет подавления фосфорилирования фактора транскрипции EB (TFEB) по Ser467 [25].

Основными источниками АФК в мозге являются, как уже отмечено выше, митохондрии. Исследования подтверждают роль митохондриальной дисфункции в генезе эпилепсии [26]. Имеются и разновидности этого заболевания, единственной причиной которых являются наследственные нарушения генетического аппарата митохондрий, такие как миоклоническая эпилепсия [27—30]. Судороги нередко наблюдаются у детей с митохондриальной дисфункцией, при этом большинство (до 90%) случаев такой эпилепсии не поддается или крайне плохо поддается лечению [31]. Так, в большой группе детей и подростков с митохондриальными заболеваниями (n=180) у более чем 48% пациентов развились судороги. Большинство (68%) пациентов были моложе 3 лет, и эпилепсия не поддавалась лечению в 90% случаев. Ни у одного пациента не было достигнуто контроля над приступами с помощью начального ПЭП и нескольких препаратов как по отдельности, так и в комбинации [32]. Окислительный стресс, вызванный повторяющимися приступами, является важным механизмом, приводящим к гибели нейронов в гиппокампе [18]. Окислительный стресс — неизбежный результат длительных приступов [10], которые наблюдаются при эпилептическом статусе. Наиболее опасными его формами являются рефрактерный и сверхрефрактерный эпилептические статусы [33]. Смертность от них остается неизменной последние 30 лет [34]. Состояние требует неотложной медицинской помощи, но даже при ее своевременном оказании связано с высокими показателями смертности и неврологических повреждений у выживших. В ответ на окислительный стресс, повреждения ДНК и метаболические нарушения в нейронах нарастает продукция транскрипционного фактора, регулирующего клеточный цикл и подавляющего развитие злокачественных опухолей белка p53. Гены-мишени, индуцируемые p53 в нейронах, включают в том числе гены, кодирующие проапоптотические белки Bax, BH3, PUMA и Noxa. Действуя на уровне митохондрий, p53 может непосредственно запускать так называемый синаптический апоптоз [35]. Фармакологическое воздействие на окислительный стресс при этом может улучшить выживаемость и ослабить вторичное неврологическое повреждение, что еще раз подтверждает его роль в процессах гибели клеток [36].

Цель исследования — анализ роли различных механизмов одной из разновидностей клеточной гибели — апоптоза в генезе ФРЭ.

Материал и методы

При подготовке обзора были использованы информационные базы биомедицинской литературы Scopus (270), PubMed (212), Google Scholar (19100) и SciVerse (264). Для получения полнотекстовых документов использованы электронные ресурсы PubMed Central (PMC) и Google Scholar. В тексте обзора процитированы 70 современных публикаций за 2016—2021 гг., отражающих последние открытия, а также 8 публикаций за 2002—2014 гг.

Роль апоптоза в патогенезе эпилепсии

Гибель клеток играет жизненно важную роль в эмбриональном развитии и гомеостазе организма. Апоптоз важен в процессе развития и формирования функциональных систем в нервной системе. В то время как удаление избыточного количества нейронов в развивающейся нервной системе необходимо для ее формирования, аберрантная их гибель является одной из основных причин хронических нейродегенеративных заболеваний [37]. Интерес к процессам, приводящим к гибели нейронов, возрос в 1990-х годах с открытием молекулярных механизмов регуляции апоптоза, включающих в себя различные сигнальные пути [37, 38]. В нейронах головного мозга пациентов с эпилепсией выявлена фрагментация ДНК — важный признак апоптоза [39]. Эксперименты на различных моделях эпилепсии у животных, таких как инъекции каиновой кислоты [40], доказывают, что апоптотическая гибель нейронов и глиальных клеток, индуцированная приступами, способствует повреждению головного мозга. К активации апоптоза приводит и нарушение метаболизма нейротрансмиттеров, возбуждающих и тормозящих активность нейронов. Показано, что патологические процессы в глутаматергической и ГАМКергической системах, связанные с ФРЭ, сопровождаются изменением содержания апоптотических белков, что является причиной гибели нейронов [41]. Длительные приступы неизменно приводят к повреждению головного мозга, но даже короткие единичные приступы заканчиваются апоптозом [42]. Роль апоптоза нейронов показана для хронического поражения мозга, возникающих после черепно-мозговых травм. Около 20% симптоматических эпилепсий вызваны именно ими, что делает такую форму эпилепсии одним из наиболее распространенных типов фокальной эпилепсии. Несмотря на интенсивное изучение ее патогенеза, на сегодняшний момент нет эффективного лечения, и данный тип эпилепсии в ряде случаев считается рефрактерным [43]. Недавнее исследование показало, что каспазы-3 играет важную роль в хронической патологии, вызванной черепно-мозговыми травмами, что свидетельствует об участии апоптоза нейронов в патогенезе посттравматической эпилепсии (ПТЭ) [44].

Биохимические, поведенческие, электрофизиологические и другие данные подтверждают гипотезу о том, что нарушение регуляции программированной гибели клеток связано с патологией нервной системы, в том числе с эпилепсией [45]. Одними из наиболее частых патологических изменений в головном мозге пациентов с эпилепсией являются гибель нейронов и активация глиальных клеток [3, 46—48]. Исследования на животных показали, что судороги вызывали преходящую церебральную ишемию, ведущую к гибели нейронов в головном мозге, а уровни экспрессии расщепленной каспазы-3 и других маркеров в мозге однозначно указывали на апоптоз [49]. Апоптоз неразрывно связан с воспалительными процессами. Доказательством этому служит MyD88 — цитозольный белок, участвующий в передаче сигналов от интерлейкинов IL-1 и IL-18, Toll-подобных рецепторов, опосредующий воспалительную реакцию. Эксперименты показали, что блокада MyD88 сразу после повреждения спинного мозга крыс защищает его клетки от вторичного повреждения. Выявлена активация MyD88 на мышиных моделях эпилепсии, ингибирование данного белка уменьшает повреждение и нейрональный апоптоз, что указывает на MyD88 как потенциальную мишень для терапии эпилепсии [50].

Наиболее тяжелые поражения обычно фиксируются среди нейронов гиппокампа. В зубчатой извилине гиппокампа микроглия фагоцитирует появляющиеся апоптотические клетки, поддерживая, таким образом, гомеостаз нейрогенного микроокружения в неэпилептическом состоянии. Однако после эпилептических приступов фагоцитоз нарушается, активированная микроглия начинает поглощать не только апоптотические, но и жизнеспособные клетки. Такие изменения носят длительный характер и сохраняются более 4 мес после приступа [51]. Чаще всего гибель нейронов обусловлена апоптозом и некрозом, но недавние немногочисленные исследования описывают смерть клеток по типу аутофагии [21, 52]. Существует по крайней мере 12 видов гибели нейронов: внутренний и внешнерецепторный пути апоптоза, онкоз, некроптоз, партанатоз, аутофагия, аутолиз, фагоптоз и др. [37]. Независимо от способа, которым был инициирован апоптоз, подвергшиеся ему нейроны распознаются и поглощаются соседними клетками и фагоцитами в процессе, называемом эффероцитозом, чтобы предотвратить выход их содержимого в межклеточное пространство и не допустить развития нейровоспаления. В ситуациях, когда способность к эффероцитозу нарушена или подавлена, апоптотические клетки подвергаются вторичному некрозу, при котором плазматическая мембрана разрывается и высвобождается внутриклеточное содержимое, вызывая воспалительные реакции.

Внешнерецепторный путь апоптоза

Внешнерецепторный путь апоптоза запускается связыванием лигандов с малой молекулярной массой и рецепторов смерти семейства фактора некроза опухоли (TNF), таких как TNFR1, Fas (CD95), DR4 (TRAIL рецептор 1), DR5 (TRAIL рецептор 2), на поверхности клетки. Лигирование рецептора может приводить к рекрутированию Fas-ассоциированного белка домена смерти (FADD), который в свою очередь связывает молекулы прокаспазы-8, запуская аутопротеолитический процесс превращения этого профермента в каспазу-8. Она в свою очередь активирует нижестоящие эффекторные каспазы путем прямого протеолитического расщепления или опосредованно путем расщепления только BH3-белка Bid с образованием tBid, который перемещается в митохондрии, чтобы вызвать активацию Bax и изменить проницаемость внешней мембраны митохондрий. Из 3 каспаз этого каскада в мозге взрослого человека постоянно экспрессируются каспазы-2 и -8, в то время как доказательств наличия каспазы-10 недостаточно. Из рецепторов смерти в мозге присутствуют TNFR1, Fas и DR4. Наличие TRAIL не показано в нормальном и эпилептическом мозге. Биохимические данные указывают на то, что внешнерецепторный апоптоз может являться причиной гибели нейронов в моделях инсульта и эпилептических приступов [3, 37, 53]. При этом активация внешнего пути предшествует внутреннему [3]. Это было показано на экспериментальной модели у крыс Sprague-Dawley, которым внутрибрюшинно вводили хлорид лития и регистрировали изменение поведения. Содержание митохондриального АТФ и ДНК нейронов в гиппокампе крыс экспериментальной группы было значительно ниже, чем в контроле, уровни экспрессии Fas, FasL и каспазы-3 были увеличены. Уровень экспрессии Fas и каспазы-3 в тканях гиппокампа крыс отрицательно коррелировал с содержанием митохондриальной ДНК. Таким образом, судороги вызывали повреждение митохондрий нейронов, приводящее к их гибели, а митохондриальные повреждения тесно связаны с экспрессией Fas и каспазы-3 [54]. В ходе другого эксперимента была зарегистрирована активация внешнего и внутреннего путей апоптоза в мозжечке крыс, подвергшихся воздействию электрического киндлинга миндалины. Наблюдалось увеличение концентрации прокаспазы-8 и каспазы-8, антиапоптотического белка Bcl-2, появление цитозольного цитохрома C, а также каспазы-9. Все это активировало каспазу-3, основную эффекторную каспазу апоптоза [55].

Внутренний путь апоптоза

Внутренний путь апоптоза основан на регуляции проницаемости внешней мембраны митохондрий с помощью белков семейства Bcl-2. Bcl-2 является одним из центральных регуляторов процессов аутофагии и апоптоза. У крыс с эпилепсией, вызванной пентилентетразолом, уровень белка Bcl-2 снижен, а количество апоптотических клеток увеличено [56]. При этом имеется значительное различие в уровне Bcl-2 в сыворотке между различными типами фокальных приступов [57]. Усиленная экспрессия антиапоптотических белков не всегда предотвращает апоптоз, как это было показано для тканей гиппокампа при височной эпилепсии [58]. У пациентов и животных с ФРЭ показано, что апоптоз поврежденных нейронов происходит после приступов. Повторяющиеся и длительные судороги могут вызывать активацию возбуждающего рецептора глутамата и перегрузку кальцием, что впоследствии вызывает выброс цитохрома C из митохондрий в цитоплазму [59].

Семейство митохондриально-ассоциированных белков Bcl-2 состоит из проапоптотических (Bad, Bax и Bim) и антиапоптотических (Bcl-2, Bcl-xl и Bcl-w) соединений [60]. Bax и Bak очень важны для реализации апоптоза по внутреннему пути [37], он инициируется после воздействия внутриклеточных стрессоров, таких как повышение концентрации Ca²⁺ [61], АФК, активация Bcl-2. Цитозольный цитохром C высвобождается из межмембранного пространства митохондрий в цитоплазму, связывает APAF-1 в присутствии dATP и запускает каспазу-9 [3]. Активации апоптоза после судорог способствуют увеличение концентрации кальция в митохондриях, кластеризация частиц Bax на внешней мембране митохондрий в течение 2 ч после приступа и высвобождение цитохрома C, а также опосредованное кальпаином высвобождение фактора, индуцирующего апоптоз (AIF) [3]. Также были идентифицированы каспаза-независимые механизмы, включая апоптоз-индуцирующий фактор AIF, митохондриальный белок, который перемещается в ядро, где вызывает фрагментацию ДНК и апоптоз. Анализ материала височной доли, полученного при хирургической резекции эпилептического очага от пациентов с ФРЭ, показал повышенные уровни Bcl-2, Bcl-XL, каспазы-3. Активация каспазы-3 регистрировалась и в гиппокампе [39]. Однако соотношение Bcl-2/Bax при височной эпилепсии, связанной со склерозом гиппокампа, не влияло на экспрессию активной каспазы-3 нейронами и глией, следовательно, и на апоптоз [62]. Помимо митохондрий, триггером внутреннего пути апоптоза может выступать эндоплазматический ретикулум, в котором при эпилепсии наблюдается повышение микросомальных уровней расщепленных каспаз-9 и -7, а его функция также может быть нарушена после приступов [39]. В патогенезе рефрактерной эпилепсии участвует митохондриальный рецептор VDAC — потенциал-зависимый анионный канал. Это интегральный мембранный белок, обеспечивающий перемещение молекул между митохондриями и цитозолем. У млекопитающих идентифицированы три изоформы VDAC. VDAC1 играет важную роль в митохондриально-опосредованном апоптозе, который вовлечен в онкогенез и нейродегенеративные заболевания. Несмотря на все различия, они характеризуются способностью быстро приобретать устойчивость к лечению. VDAC1 индуцирует Bax, Bcl-2 и каспазу-9, увеличивая высвобождение цитохрома C. Таким образом, он играет важную роль в апоптозе, опосредуя высвобождение проапоптотических белков и взаимодействуя с ними или с антиапоптотическими белками. Данный механизм напоминает приобретение злокачественными опухолями устойчивости к химиотерапии [63]. Эксперименты, проведенные на крысах, показывают увеличение экспрессии VDAC1 в 2,82 раза в гиппокампе крыс ФРЭ по сравнению с гиппокампом крыс, эпилепсия которых поддается лечению. Подавление VDAC1 в свою очередь ингибирует апоптоз клеток. На основании этого можно предположить, что VDAC1 участвует в развитии ФРЭ [64]. При изучении генетического полиморфизма фермента супероксиддисмутазы с марганцем, которая является основным средством защиты от АФК в митохондриях, MnSOD Ala16Val SNP на примере 90 человек (47 пациентов с эпилепсией; 43 — контрольная группа) было показано, что он участвует в апоптотических и воспалительных путях при таких заболеваниях, как инсульт, злокачественные опухоли и эпилепсия. Для пациентов с этим генотипом и генерализованными эпилептическими приступами характерен неблагоприятный воспалительный и апоптотический статус [65]. Мезиальная височная эпилепсия со склерозом гиппокампа является ФРЭ, и более 80% пациентов не отвечают на ПЭП. Она также характеризуется активным воспалением и апоптозом, в которых TNF-α играет важную роль [66], это подтверждается повышенной экспрессией Bcl-2, каспаз-9 и -3 [67].

В то же время митохондрии могут защищать нейроны от апоптоза, что продемонстрировано на модели пилокарпиновой эпилепсии. На внутренней мембране митохондрий, особенно в нейронах и иммунных клетках, экспрессируются разобщающие белки-переносчики анионов (uncoupling proteins, UCP), активность которых снижает продукцию АФК и, как следствие, уменьшает гибель клеток. Экспрессия UCP усиливается при различных патологиях. Показана связь между судорожной активностью и экспрессией UCP2 при эпилепсии [68].

В итоге оба пути апоптоза приводят к активации эффекторных каспаз. Наиболее изучена роль каспазы-3, и белок, и мРНК ее выявляются в эпилептических очагах после приступов. Каспаза-7 экспрессируется в мозге слабее, но повышение ее уровня после приступов в гиппокампе и височной коре предполагает ее значимость. В норме экспрессия каспазы-6 в головном мозге превышает экспрессию каспаз-3 и -7, что указывает на ее роль как важного медиатора гибели нейронов [3].

Рассмотрим некоторые из путей, объединяющие нейровоспаление, апоптоз и ФРЭ.

TNF-α

ПТЭ является одним из тяжелых последствий черепно-мозговых травм. Назначаемые стандартные ПЭП редко приносят облегчение или эффективны лишь на ранних стадиях ПТЭ. Цитокины, которые могут быть связаны с ПТЭ, включают интерлейкины-4, -1β, -6 и -10, TNF-α. Новые исследования указывают на участие нейровоспаления в патогенезе ПТЭ, при этом TNF-α является одним из ключевых медиаторов развития ПТЭ. TNF-α в основном экспрессируется в активированной микроглие. Нейтрализация или подавление высвобождения TNF-α приводит к снижению восприимчивости к судорогам, однако предполагается, что повышенные уровни TNF-α также могут иметь нейропротективное действие при хронических заболеваниях [69, 70]. TNF-α может стать мишенью для лечения ПТЭ и височной эпилепсии со склерозом гиппокампа, которая характеризуется активным воспалением и апоптозом [66]. Его подавление с помощью кверцетина посредством инактивации клеток микроглии, вырабатывающих NF-kB, TNF-α и IL-1β, оказывало положительный эффект при различных нейродегенеративных заболеваниях, включая болезни Паркинсона, Альцгеймера и эпилепсию [71]. Выявлена роль TNF-α и вариантов его генов, таких как TNF-α-238, в генезе фебрильных судорог у детей, повышающих риск развития эпилепсии и психических расстройств. Но связь между генетическими вариантами цитокинов, восприимчивостью к фебрильным судорогам и эпилепсией остается спорной [13].

Причиной эпилепсии, не поддающейся лечению ПЭП, могут явиться инфекции ЦНС. На модели мышей с лимбической эпилепсией, вызванной вирусом энцефаломиелита мышей, показана важность воспаления, особенно опосредованного TNF-α (TNFR1, TNFR2), в развитии приступов [72].

Исследования указывают на роль регуляции оси miR-155/TNF-α в патогенезе височной эпилепсии. miR-155 играет роль в различных физиологических и патологических процессах. При эпилепсии miR-155 ингибирует продукцию TNF-α в ткани гиппокампа крыс. Она представляет собой миРНК, связанную с воспалением, и может опосредовать острое воспаление, связанное с активацией Toll-подобных рецепторов, что считается признаком начала эпилепсии [8].

p53

В нейронах p53 является плейотропным фактором транскрипции, который может опосредовать апоптоз при воздействии ряда клеточных стрессов, таких как окислительный стресс и гипоксия. Окислительное повреждение ДНК служит возможной причиной инициирования p53-опосредованного апоптоза нейронов. Показано, что ингибитор p53 PFT не может угнетать окислительный стресс, но значительно ослабляет апоптоз нейронов за счет снижения экспрессии гена-мишени p53 Bax и подавления митохондриальной дисфункции и активации каспаз [45]. Повышенная экспрессия p53 на моделях эпилепсии с использованием животных доказывает ключевую роль p53 в апоптозе нейронов при судорогах или эпилепсии [73].

Окислительный стресс и последующая апоптотическая гибель клеток являются результатом влияния дисбаланса антиоксидантных ферментов на экспрессию p53. В целом эти результаты показывают, что p53 является ключевым фактором, связанным с апоптозом нейронов, а ингибирование p53 может выступать в качестве возможного терапевтического подхода для предотвращения повреждения мозга, вызванного судорогами, при эпилепсии человека [45, 74, 75].

PI3K/AKT/mTOR

Сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR — внутриклеточный каскад, центральными компонентами которого являются ферменты фосфоинозитид-3-киназа (PI3K), киназы AKT и mTOR. Это один из универсальных сигнальных путей, характерных для большинства клеток человека, он отвечает за выживание клеток, рост, пролиферацию, метаболизм и т.д.

Изучение этого пути является перспективным для лечения эпилепсии, в том числе ее устойчивых к современным препаратам форм, и воздействие на него уже приносит видимый результат. Так, исследование рецептора иммуноглобулинов Trem2, экспрессирующегося на миелоидных клетках и активирующего путь PI3K/AKT, показало его изменение при эпилепсии. Trem2 был снижен в гиппокампе мышей с эпилепсией и культуре эпилептических нейронов гиппокампа. Активация пути PI3K/AKT посредством гиперэкспрессии Trem2 уменьшала окислительный стресс и апоптоз нейронов [76]. В эксперименте на крысах подавление длинной некодирующей РНК MALAT1 (транскрипта 1 аденокарциномы легких, связанного с метастазами) защитило нейроны гиппокампа от чрезмерной аутофагии и апоптоза через сигнальный путь PI3K/AKT у животных с эпилепсией [77]. К активации этого пути и ингибированию апоптоза нейронов гиппокампа у крыс привел и нокдаун длинной некодирующей РНК антисмысловой функции цинкового пальца 1 (ZFAS1) [78].

ERK1/2

Митоген-активированные протеинкиназы (MAP) представляют собой серин/треониновые протеинкиназы, которые играют важную роль в передаче сигнала и активируются фосфорилированием в ответ на различные патофизиологические стимулы. Передача сигналов MAP играет важную роль в патофизиологии нейродегенеративных заболеваний. Так, исследования in vitro и in vivo патогенеза травм нервной системы показали усиление фосфорилирования белков MAP-киназы ERK1/2, что в конечном итоге приводит к активации апоптоз-ассоциированных белков NF-kB и каспазы-3 [79].

У крыс линии Крушинского—Молодкиной, генетически предрасположенных к аудиогенным эпилептическим приступам, наблюдается генетически обусловленное повышение активности ERK1/2 киназы, что может быть связано с нарушением синтеза и активности белков глутаматергического пути в гиппокампе крыс данной линии во время развития судорожной восприимчивости [80]. Внутрибрюшинное введение ингибитора ERK1/2 SL-327 блокирует судороги у крыс Крушинского—Молодкиной, что опосредовано изменением механизма высвобождения ГАМК и глутамата в гиппокампе [81].

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об активном участии ERK1/2 киназы в механизме развития судорог, и данная киназа может стать мишенью для разработки новых ПЭП.

Заключение

Современные исследования показали, что аномальная активность нейронов при эпилепсии и связанные с ней воспалительные процессы и окислительный стресс запускают различные апоптотические пути. Протеолитическая эффекторная каспаза-3 принимает участие в реализации апоптоза посредством внешнерецепторного и митохондриального путей. Апоптоз вызывает усиливающееся с каждым приступом повреждение головного мозга. Подобные изменения, включающие в себя гибель клеток как один из этапов, наиболее ярко выражены в гиппокампе и носят длительный характер, приводя к развитию лекарственной устойчивости. Выявление лежащих в основе этого молекулярных механизмов может помочь разработать эффективные методы лечения эпилепсии, в том числе считающейся в настоящее время рефрактерной [56]. Преодоление фармакорезистентности является сложной задачей. Существует вероятность, что блокирование апоптотических путей может сместить гибель поврежденных клеток в сторону более опасного некроза либо позволит дефектным нефункциональным нейронам выжить. Необходимы дальнейшие исследования для оценки долгосрочных эффектов модуляции этих путей и защиты нейронов, когда мишенью являются каспазы, цитокины, например TNF-α, белки семейства Bcl-2, p53, ингибирование высвобождения цитохрома C или противодействующие апоптозу сигнальные пути, такие как PI3K/AKT/mTOR.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №20-015-00127).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.