1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 7, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 7, стр. 890-901

Нарушение регуляции ГАМК-ергической системы в нижних буграх четверохолмия крыс при развитии аудиогенной эпилепсии

С. Д. Николаева 1, А. П. Ивлев 1, А. А. Наумова 1, А. А. Куликов 1, М. В. Глазова 1, *, Е. В. Черниговская 1

1 Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: mglazova@iephb.ru

Поступила в редакцию 15.05.2023
После доработки 18.05.2023
Принята к публикации 29.05.2023

Аннотация

Эпилепсия тесно связана с нарушением функции тормозной ГАМК-нейротрансмиссии. В данном исследовании использовались крысы Крушинского–Молодкиной (КМ), генетически склонные к аудиогенным припадкам (АГП). Для крыс КМ характерно развитие аудиогенной эпилепсии в постнатальном онтогенезе, с началом АГП в возрасте 1.5–2 мес. и полным развитием экспрессии АГП к 3 месяцам. Мы проанализировали ГАМК-ергическую систему нижних бугров четверохолмия (НБЧ) крыс КМ на разных стадиях постнатального развития. В качестве контроля использовали крыс линии Вистар. В НБЧ молодых крыс линии КМ экспрессия Na+/K+/Cl– котранспортера 1 (NKCC1) была увеличена, в то время как K+/Cl– котранспортер 2 (KCC2) был неизменен, что указывает на нарушение постсинаптического действия ГАМК на ранних стадиях постнатального развития. Более того, мы выявили увеличение экспрессии везикулярного транспортера ГАМК (VGAT) в НБЧ, что дополнительно указывает на более высокую активность высвобождения ГАМК. У взрослых крыс, напротив, выявлено снижение экспрессии транспортера KCC2, что указывает на снижение ГАМК-опосредованного торможения в клетках-мишенях. Таким образом, восприимчивость к судорогам у взрослых крыс КМ может быть вызвана нарушениями регуляции ГАМК в НБЧ.

Ключевые слова: крысы Крушинского–Молодкиной, аудиогенные судороги, нижняя колликула, постнатальный онтогенез

Список литературы

  1. Blauwblomme T, Dossi E, Pellegrino C, Goubert E, Iglesias BG, Sainte-Rose C, Rouach N, Nabbout R, Huberfeld G (2019) Gamma-aminobutyric acidergic transmission underlies interictal epileptogenicity in pediatric focal cortical dysplasia. Ann Neurol 85: 204–217. https://doi.org/10.1002/ana.25403

  2. Wang Y, Wang Y, Chen Z (2018) Double-edged GABAergic synaptic transmission in seizures: The importance of chloride plasticity. Brain Res 1701: 126–136. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.09.008

  3. Houser CR (2014) Do structural changes in GABA neurons give rise to the epileptic state? Adv Exp Med Biol 813: 151–160. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8914-1_12

  4. Goodkin HP, Yeh JL, Kapur J (2005) Status epilepticus increases the intracellular accumulation of GABAA receptors. J Neurosci 25: 5511–5520. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0900-05.2005

  5. Scharfman HE, Brooks-Kayal AR (2014) Is plasticity of GABAergic mechanisms relevant to epileptogenesis? Adv Exp Med Biol 813: 133–150. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8914-1_11

  6. Liu R, Wang J, Liang S, Zhang G, Yang X (2019) Role of NKCC1 and KCC2 in Epilepsy: From Expression to Function. Front Neurol 10: 1407. https://doi.org/10.3389/fneur.2019.01407

  7. Palma E, Amici M, Sobrero F, Spinelli G, Di Angelantonio S, Ragozzino D, Mascia A, Scoppetta C, Esposito V, Miledi R, Eusebi F (2006) Anomalous levels of Cl- transporters in the hippocampal subiculum from temporal lobe epilepsy patients make GABA excitatory. Proc Natl Acad Sci U S A 103: 8465–8468. https://doi.org/10.1073/pnas.0602979103

  8. Vinogradova LV (2017) Audiogenic kindling and secondary subcortico-cortical epileptogenesis: Behavioral correlates and electrographic features. Epilepsy Behav 71: 142–153. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2015.06.014

  9. Faingold CL (1999) Neuronal networks in the genetically epilepsy-prone rat. Adv Neurol 79: 311–321.

  10. Ribak CE (2017) An abnormal GABAergic system in the inferior colliculus provides a basis for audiogenic seizures in genetically epilepsy-prone rats. Epilepsy Behav 71: 160–164. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2015.02.024

  11. Ribak CE, Morin CL (1995) The role of the inferior colliculus in a genetic model of audiogenic seizures. Anat Embryol (Berl) 191: 279–295. https://doi.org/10.1007/BF00534681

  12. Lasley SM (1991) Roles of neurotransmitter amino acids in seizure severity and experience in the genetically epilepsy-prone rat. Brain Res 560: 63–70.

  13. Simler S, Ciesielski L, Clement J, Rastegar A, Mandel P (1992) Involvement of synaptosomal neurotransmitter amino acids in audiogenic seizure-susceptibility and -severity of Rb mice. Neurochem Res 17: 953–959. https://doi.org/10.1007/BF00993272

  14. Fuentes-Santamaria V, Alvarado JC, Herranz AS, Garcia-Atares N, Lopez DE (2008) Decreased levels of GABA in the inferior colliculus of the epilepsy-prone hamster (GPG/Vall). Epilepsy Res 79: 224–227. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2008.02.003

  15. Prieto-Martin AI, Aroca-Aguilar JD, Sanchez-Sanchez F, Munoz LJ, Lopez DE, Escribano J, de Cabo C (2017) Molecular and neurochemical substrates of the audiogenic seizure strains: The GASH:Sal model. Epilepsy Behav 71: 218–225. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2015.05.025

  16. Lohmann C, Friauf E (1996) Distribution of the calcium-binding proteins parvalbumin and calretinin in the auditory brainstem of adult and developing rats. J Comp Neurol 367: 90–109. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9861(19960325)367:1<90::AID-CNE7>3.0.CO;2-E

  17. Achilles K, Okabe A, Ikeda M, Shimizu-Okabe C, Yamada J, Fukuda A, Luhmann HJ, Kilb W (2007) Kinetic properties of Cl uptake mediated by Na+-dependent K+-2Cl cotransport in immature rat neocortical neurons. J Neurosci 27: 8616–8627. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5041-06.2007

  18. Valeeva G, Valiullina F, Khazipov R (2013) Excitatory actions of GABA in the intact neonatal rodent hippocampus in vitro. Front Cell Neurosci 7: 20. https://doi.org/10.3389/fncel.2013.00020

  19. Федотова ИБ, Семиохина АФ (2002) Аудиогенная эпилепсия и миоклонус в онтогенезе крыс КМ. Журн высш нерв деят 52(2): 261–265. [Fedotova IB, Semiokhina AF (2002) Developmental changes in audiogenic epilepsy and myoclonus in KM rats. Zh Vyssh Nerv Deiat Im I P Pavlova 52(2): 261–265. (In Russ)].

  20. Chernigovskaya EV, Dorofeeva NA, Nasluzova EV, Kulikov AA, Ovsyannikova VV, Glazova MV (2018) Apoptosis and proliferation in the inferior colliculus during postnatal development and epileptogenesis in audiogenic Krushinsky-Molodkina rats. Epilepsy Behav 88: 227–234. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2018.09.023

  21. Chernigovskaya EV, Dorofeeva NA, Lebedenko OO, Nikolaeva SD, Naumova AA, Lavrova EA, Glazova MV (2019) Neurochemical Organization of the Inferior Colliculus in Audiogenic Krushinsky-Molodkina Rats During Development of Seizure Susceptibility. Russ J Physiol 105: 724–741. https://doi.org/10.1134/S0869813919060013

  22. Chaudhry FA, Reimer RJ, Bellocchio EE, Danbolt NC, Osen KK, Edwards RH, Storm-Mathisen J (1998) The vesicular GABA transporter, VGAT, localizes to synaptic vesicles in sets of glycinergic as well as GABAergic neurons. J Neurosci 18: 9733–9750. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.18-23-09733.1998

  23. Olsen RW, Sieghart W (2009) GABA A receptors: subtypes provide diversity of function and pharmacology. Neuropharmacology 56: 141–148. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2008.07.045

  24. Geal-Dor M, Freeman S, Li G, Sohmer H (1993) Development of hearing in neonatal rats: air and bone conducted ABR thresholds. Hear Res 69: 236–242. https://doi.org/10.1016/0378-5955(93)90113-f

  25. Chernigovskaya EV, Korotkov AA, Dorofeeva NA, Gorbacheva EL, Kulikov AA, Glazova MV (2019) Delayed audiogenic seizure development in a genetic rat model is associated with overactivation of ERK1/2 and disturbances in glutamatergic signaling. Epilepsy Behav 99: 106494. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2019.106494

  26. Leidenheimer NJ (2008) Regulation of excitation by GABA(A) receptor internalization. Results Probl Cell Differ 44: 1–28. https://doi.org/10.1007/400_2007_039

  27. Barnes EM Jr (1996) Use-dependent regulation of GABAA receptors. Int Rev Neurobiol 39: 53–76. https://doi.org/10.1016/s0074-7742(08)60663-7

  28. Blaesse P, Guillemin I, Schindler J, Schweizer M, Delpire E, Khiroug L, Friauf E, Nothwang HG (2006) Oligomerization of KCC2 correlates with development of inhibitory neurotransmission. J Neurosci 26: 10407–10419. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3257-06.2006

  29. Lu J, Karadsheh M, Delpire E (1999) Developmental regulation of the neuronal-specific isoform of K-Cl cotransporter KCC2 in postnatal rat brains. J Neurobiol 39: 558–568.

  30. Kanaka C, Ohno K, Okabe A, Kuriyama K, Itoh T, Fukuda A, Sato K (2001) The differential expression patterns of messenger RNAs encoding K-Cl cotransporters (KCC1,2) and Na-K-2Cl cotransporter (NKCC1) in the rat nervous system. Neuroscience 104: 933–946. https://doi.org/10.1016/s0306-4522(01)00149-x

  31. Wang C, Shimizu-Okabe C, Watanabe K, Okabe A, Matsuzaki H, Ogawa T, Mori N, Fukuda A, Sato K (2002) Developmental changes in KCC1, KCC2, and NKCC1 mRNA expressions in the rat brain. Brain Res Dev Brain Res 139: 59–66. https://doi.org/10.1016/s0165-3806(02)00536-9

  32. Solius GM, Revishchin AV, Pavlova GV, Poletaeva II (2016) Audiogenic epilepsy and GABAergic system of the colliculus inferior in Krushinsry-Molodkina rats Dokl Biochem Biophys 466: 32–34.https://doi.org/10.1134/S1607672916010099

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал