Inhibiční neuronová dysfunkce se vyskytuje jako modulovaný mechanismus hyperexcitability

Inhibiční neuronová dysfunkce se vyskytuje jako modulovaný mechanismus hyperexcitability

Studie vedená výzkumníky z UT Southwestern naznačuje, že malá skupina mozkových buněk propojených v okruhu je zodpovědná za spouštění záchvatů celého mozku u vzácné formy epilepsie, která je ovlivněna hladinami cukru v krvi. Zjištění publikované v Science Translational Medicine by mohlo vést k nové léčbě dalších metabolických poruch v mozku, uvedli autoři.

"Existují široké důsledky pro další nemoci, protože tento okruh je zapojen do demence, schizofrenie, spánku a poznávání," řekl vedoucí studie Juan Pascual, MD, Ph.D., profesor neurologie, pediatrie, fyziologie a Eugene McDermott Center for Human Growth and Development. "Naše laboratoř se nyní posouvá ke studiu těchto důsledků."

Dr. Pascual, který řídí program vzácných mozkových poruch, řekl, že on a jeho kolegové v Pascualově laboratoři v Ústavu Petera O'Donnell Jr. Brain Institute UTSW se již dlouho zajímají o onemocnění známé jako syndrom nedostatku GLUT1 kvůli jeho neobvyklým vlastnostem. Toto onemocnění, diagnostikované pouze u několika stovek lidí na celém světě, je způsobeno vrozeným nedostatkem proteinu zvaného glukózový transportér typu 1, který přivádí krevní cukr do buněk, aby byl použit jako palivo.

Od prvních měsíců života mohou lidé se syndromem nedostatku GLUT1 trpět každý den několik stovek záchvatů „absence“, z nichž některé jsou charakterizovány několika sekundami nepozornosti. Pacienti s touto poruchou z celé Severní Ameriky a zbytku světa vyhledávají lékařskou péči na UT Southwestern.

Hladina cukru v krvi může významně ovlivnit počet záchvatů u pacientů a terapeutické diety, které zvyšují hladinu glukózy nebo ji udržují konstantní, mohou její množství výrazně snížit. Proč jsou tyto záchvaty ovlivněny hladinami glukózy, nebylo jasné.

Aby na tuto otázku odpověděl Dr. Pascual a jeho kolegové, zkoumali anatomický původ těchto záchvatů u lidských pacientů. Kombinace elektroencefalografie (EEG), funkční magnetické rezonance (fMRI) a pozitronové emisní tomografie (PET) ukázala, že záchvaty pocházejí z relativně malé oblasti mozku v thalamu a somatosenzorické kůře.

Elektronická kniha o neurovědách

Kompilace top rozhovorů, článků a novinek za poslední rok. Stáhněte si bezplatnou kopii

Když hladina cukru v krvi klesla, abnormální elektrická aktivita v okruhu tvořeném těmito oblastmi se rozšířila po celém mozku. Je zvláštní, že pacienti zůstali při vědomí a byli schopni provádět kognitivní testy, když se objevily záchvaty, i když EEG vykazovaly závodní záchvatovou aktivitu v celém mozku.

Pomocí myšího modelu syndromu nedostatku GLUT1 vědci prokázali, že metabolické vedlejší produkty glukózy – včetně neurotransmiterů a dalších chemikálií nezbytných pro normální funkci mozku – zůstaly v mozcích zvířat převážně na normální úrovni. Elektrická aktivita se však stala dysregulovanou v mozkových buňkách zodpovědných za inhibici nebo zpomalení nervové aktivity, což způsobilo, že střílely mnohem méně často než obvykle, což umožnilo nekontrolované odpalování dalších připojených excitačních buněk. Když vědci těmto zvířatům podali lék proti záchvatům zvaný perampanel, jejich záchvaty se výrazně snížily.

Dr. Pascual navrhl, že tato zjištění mohou naznačovat novou léčbu tohoto neobvyklého typu epilepsie, stejně jako argumentovat proti dlouhodobé myšlence, že normální funkce buněk v thalamických a kortikálních okruzích je nezbytná pro vědomí.

Tyto výsledky vyvracejí desetiletí spekulací o roli mozku ve vědomí. Nebylo to však zcela neočekávané, protože vědomí je spíše vlastností osob než mozku.

Juan Pascual, profesor, neurologie, pediatrie, fyziologie, UT Southwestern Medical Center

Mezi další výzkumníky UTSW, kteří přispěli ke studii, patří Karthik Rajasekaran, Qian Ma, Levi B. Good, Gauri Kathote, Vikram Jakkamsetti, Peiying Liu, Adrian Avila, Sharon Primeaux, Isaac Marin-Valencia, Deepa Sirsi a Hanzhang Lu.

Dr. Pascual je držitelem titulu Ed a Sue Rose za význačnou profesuru v neurologii a profesura nadace Once Upon a Time Foundation v oboru pediatrických neurologických poruch.

Zdroj:

UT Southwestern Medical Center

Odkaz:

Rajasekaran, K., a kol. (2022) Metabolická modulace synaptického selhání a thalamokortikální hypersynchronizace se zachovaným vědomím u deficitu Glut1. Věda, translační medicína. doi.org/10.1126/scitranslmed.abn2956.

.