ТВАРИННІ МОДЕЛІ ЕПІЛЕПСІЇ
DOI:
https://doi.org/10.37000/abbsl.2024.110.12Ключові слова:
епілепсія, судоми, моделі, гризуни, собаки, імунний статус.Анотація
Епілепсії охоплюють широкий спектр клінічних, поведінкових і електрофізіологічних проявів та відноситься до числа найбільш динамічних захворювань в неврології. Класичний підхід стверджує, що раптові судоми є характерною ознакою епілепсії, але сучасне технологічне обладнання дозволило встановити циклічні ознаки при безпосередньому запису електричної діяльності головного мозку. Вкрай широке розповсюдження та великі економічні збитки, що наносить епілепсія, а також втрата працездатності та інвалідізація пацієнтів викликали потребу у ретельному дослідженні цієї патології. Відповідно, для вивчення цього захворювання на тваринах був запропонований широкий спектр тваринних моделей, тобто гострих і хронічних протоколи індукції судом. Дослідження епілепсії мають довгу історію порівняльних досліджень анатомічних структур та фізіологічних показників у різних видів ссавців. Однак, лише порівняно обмежена кількість моделей епілепсії, переважно з застосуванням гризунів, отримала розповсюдження у більшості експериментальних досліджень. У багатьох випадках вказані тваринні моделі були обрані або за зручність, або завдяки звичності, але у кожному окремому випадку саме дослідник повинен обирати кінцевий варіант моделі епілепсії керуючись технічним чи експериментальним обґрунтуванням. Наразі у якості експериментальних тварин почали використовувати Danio rerio (Даніо-реріо), рибу родини Cyprinidae (карпових), її значно простіший за своєю будовою та фізіологією мозок, у порівнянні з ссавцями, дозволяє отримати значні переваги при експериментальних дослідженнях. У роботі наданий аналіз сучасного стану методології дослідження епілептичних станів на різних тваринних моделях. Розглянуті недоліки та переваги окремих найбільш поширених моделей, проведене порівняння моделей між собою.
Посилання
Willner P. Animal models as simulations of depression. Trends Pharmacol Sci. 1991; 12(4):131-6. doi: 10.1016/0165-6147(91)90529-2. PMID: 2063478.
Avanzini G. Animal models relevant to human epilepsies. Ital J Neurol Sci. 1995; 16(1-2):5-8. doi: 10.1007/BF02229068. PMID: 7642352.
Grone, B. P., & Baraban, S. C. (). Animal models in epilepsy research: legacies and new directions. Nature neuroscience. 2015; 18(3):339-343 doi: 10.1038/nn.3934
Buckmaster PS. Laboratory animal models of temporal lobe epilepsy. Comp Med. 2004; 54(5):473-85. PMID: 15575361
Calcagnotto, M.E. & Baraban, S.C. Animal models of epilepsy. in Youmans Textbook of Neurological Surgery (ed. W. HR) 659-655 (Elsevier, 2011)
Harward SC, McNamara JO. Aligning animal models with clinical epilepsy: where to begin? Adv Exp Med Biol. 2014;813:243-51. doi: 10.1007/978-94-017-8914-1_19. PMID: 25012381
Kandratavicius L, Balista PA, Lopes-Aguiar C, Ruggiero RN, Umeoka EH, Garcia-Cairasco N, Bueno-Junior LS, Leite JP. Animal models of epilepsy: use and limitations. Neuropsychiatr Dis Treat. 2014;10:1693-705. doi: 10.2147/NDT.S50371. PMID: 25228809; PMCID: PMC4164293
Löscher W. Critical review of current animal models of seizures and epilepsy used in the discovery and development of new antiepileptic drugs. Seizure. 2011;20(5):359-68. doi: 10.1016/j.seizure.2011.01.003. Epub 2011 Feb 2. PMID: 21292505
Pitkänen, A., Galanopoulou, A. S., & Moshé, S. L. (Eds.). Models of seizures and epilepsy. Academic Press, 2017
Purpura, D.P., Penry, J.K., Tower, D., Woodbury, D.M. & Walter, R. Experimental Models of Epilepsy – A Manual for the Laboratory Worker. Raven Press, New York City, 1972
Raol YH, Brooks-Kayal AR. Experimental models of seizures and epilepsies. Prog Mol Biol Transl Sci. 2012;105:57-82. doi: 10.1016/B978-0-12-394596-9.00003-2. PMID: 22137429
Schwartzkroin, P.A. ed. Epilepsy: models, mechanisms, and concepts. Cambridge University Press., Cambridge, 1993
Bradford HF. Glutamate, GABA and epilepsy. Prog Neurobiol. 1995;47(6):477-511. doi: 10.1016/0301-0082(95)00030-5. PMID: 8787032.
Pun RY, Rolle IJ, Lasarge CL, Hosford BE, Rosen JM, Uhl JD, Schmeltzer SN, Faulkner C, Bronson SL, Murphy BL, Richards DA, Holland KD, Danzer SC. Excessive activation of mTOR in postnatally generated granule cells is sufficient to cause epilepsy. Neuron. 2012;75(6):1022-34. doi: 10.1016/j.neuron.2012.08.002. PMID: 22998871; PMCID: PMC3474536.
Ryan K, Backos DS, Reigan P, Patel M. Post-translational oxidative modification and inactivation of mitochondrial complex I in epileptogenesis. J Neurosci. 2012;32(33):11250-8. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0907-12.2012. PMID: 22895709; PMCID: PMC3518304.
Jobe PC, Mishra PK, Ludvig N, Dailey JW. Scope and contribution of genetic models to an understanding of the epilepsies. Crit Rev Neurobiol. 1991;6(3):183-220. PMID: 1773452.
Löscher W. Genetic animal models of epilepsy as a unique resource for the evaluation of anticonvulsant drugs. A review. Methods Find Exp Clin Pharmacol. 1984;6(9):531-47. PMID: 6439966.
Noebels JL. Single-gene models of epilepsy. Adv Neurol. 1999;79:227-38. PMID: 10514817.
Puranam RS, McNamara JO. Seizure disorders in mutant mice: relevance to human epilepsies. Curr Opin Neurobiol. 1999;9(3):281-7. doi: 10.1016/s0959-4388(99)80041-5. PMID: 10395577.
Schwartzkroin PA, Roper SN, Wenzel HJ. Cortical dysplasia and epilepsy: animal models. Adv Exp Med Biol. 2004;548:145-74. doi: 10.1007/978-1-4757-6376-8_12. PMID: 15250593.
Comparative Pathology. British medical journal 1869;2: 371-372
Ferrier, D. Experimental Researches in Cerebral Physiology and Pathology. J Anat Physiol. 1873;8:152-155
Putnam TJ, Merritt HH. Experimental determination of the anticonvulsant properties of some phenyl derivatives. Science. 1937 28;85(2213):525-6. doi: 10.1126/science.85.2213.525. PMID: 17750072.
Gutnick MJ, Prince DA. Effects of projected cortical epileptiform discharges on neuronal activities in ventrobasal thalamus of the cat: ictal discharge. Exp Neurol. 1975;46(2):418-31. doi: 10.1016/0014-4886(75)90146-6. PMID: 1116510.
Dichter M, Spencer WA. Penicillin-induced interictal discharges from the cat hippocampus. I. Characteristics and topographical features. J Neurophysiol. 1969;32(5):649-62. doi: 10.1152/jn.1969.32.5.649. PMID: 4309021.
Williamson J, Singh T, Kapur J. Neurobiology of organophosphate-induced seizures. Epilepsy Behav. 2019;101(Pt B):106426. doi: 10.1016/j.yebeh.2019.07.027. Epub 2019 Aug 6. PMID: 31399343.
Singh T, Joshi S, Williamson JM, Kapur J. Neocortical injury-induced status epilepticus. Epilepsia. 2020;61(12):2811-2824. doi: 10.1111/epi.16715. Epub 2020 16. PMID: 33063874; PMCID: PMC8764937.
Löscher W, Brandt C. Prevention or modification of epileptogenesis after brain insults: experimental approaches and translational research. Pharmacol Rev. 2010;62(4):668-700. doi: 10.1124/pr.110.003046. PMID: 21079040; PMCID: PMC3014230.
Pitkänen A, Lukasiuk K, Dudek FE, Staley KJ. Epileptogenesis. Cold Spring Harb Perspect Med. 2015;5(10):a022822. doi: 10.1101/cshperspect.a022822. PMID: 26385090; PMCID: PMC4588129.
Kaur D, Pahwa P, Goel RK. Protective Effect of Nerolidol Against Pentylenetetrazol-Induced Kindling, Oxidative Stress and Associated Behavioral Comorbidities in Mice. Neurochem Res. 2016;41(11):2859-2867. doi: 10.1007/s11064-016-2001-2. Epub 2016 Jul 14. PMID: 27418279.
Shimada T, Yoshida T, Yamagata K. Neuritin Mediates Activity-Dependent Axonal Branch Formation in Part via FGF Signaling. J Neurosci. 2016 Apr 20;36(16):4534-48. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1715-15.2016. PMID: 27098696; PMCID: PMC6601825.
urski WA, Cavalheiro EA, Schwarz M, Czuczwar SJ, Kleinrok Z, Turski L. Limbic seizures produced by pilocarpine in rats: behavioural, electroencephalographic and neuropathological study. Behav Brain Res. 1983;9(3):315-35. doi: 10.1016/0166-4328(83)90136-5. PMID: 6639740
Furtado Mde A, Braga GK, Oliveira JA, Del Vecchio F, Garcia-Cairasco N. Behavioral, morphologic, and electroencephalographic evaluation of seizures induced by intrahippocampal microinjection of pilocarpine. Epilepsia. 2002;43 Suppl 5:37-9. doi: 10.1046/j.1528-1157.43.s.5.41.x. PMID: 12121293.
Racine RJ. Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1972;32(3):281-94. doi: 10.1016/0013-4694(72)90177-0. PMID: 4110397.
Lee M, Choi BY, Suh SW. Unexpected Effects of Acetylcholine Precursors on Pilocarpine Seizure- Induced Neuronal Death. Curr Neuropharmacol. 2018;16(1):51-58. doi: 10.2174/1570159X15666170518150053. PMID: 28521701; PMCID: PMC5771384
Aronica E, Crino PB. Inflammation in epilepsy: clinical observations. Epilepsia. 2011;52 Suppl 3:26-32. doi: 10.1111/j.1528-1167.2011.03033.x. PMID: 21542843.
Vezzani A, French J, Bartfai T, Baram TZ. The role of inflammation in epilepsy. Nat Rev Neurol. 2011;7(1):31-40. doi: 10.1038/nrneurol.2010.178. Epub 2010 7. PMID: 21135885; PMCID: PMC3378051.
Aronica E, Ravizza T, Zurolo E, Vezzani A. Astrocyte immune responses in epilepsy. Glia. 2012;60(8):1258-68. doi: 10.1002/glia.22312. Epub 2012 Feb 13. PMID: 22331574.
Vezzani A, Lang B, Aronica E. Immunity and Inflammation in Epilepsy. Cold Spring Harb Perspect Med. 2015;6(2):a022699. doi: 10.1101/cshperspect.a022699. PMID: 26684336; PMCID: PMC4743070.