Клеточный дисбаланс гиппокампа при фармакорезистентной эпилепсии (к вопросу о роли гиппокампа в эпилептогенезе)

Изучение этиопатогенеза эпилепсии — одна из важнейших задач современной неврологии. Склероз гиппокампа (СГ) является часто встречаемым морфологическим субстратом при височной фармакорезистентной эпилепсии (ФРЭ).

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Оценить изменения клеточного состава в гиппокампе у больных, оперированных по поводу фармакорезистентной эпилепсии, сопоставить с группой сравнения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Исследован биопсийный материал фрагментов височной доли и гиппокампа ПАО РНХИ им. проф. А.Л. Поленова, полученный интраоперационно от 26 пациентов с локально обусловленной ФРЭ в возрасте от 22 до 56 лет. Изучались гистологические срезы, окрашенные гематоксилином и эозином, а также результаты иммуногистохимических (ИГХ) реакций. ИГХ методом определяли глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP), NeuN (антитела фирмы Dako, Дания). Гистологический анализ и морфометрия проводились с использованием микроскопа Carl Zeiss Axio Lab (Германия) и программного обеспечения ImageJ в 5 полях зрения при 400-кратном увеличении. Статистический анализ осуществлен с использованием программных пакетов Statistica v.10 и Matlab 2013.

РЕЗУЛЬТАТЫ. При гистологическом исследовании фрагментов гиппокампа в зоне эпилептической активности были выявлены фокальная кортикальная дисплазия различных типов (у 88,5 % пациентов). Операционный материал гиппокампа фрагментирован, что затрудняло трактовку по классификации ILAE. При гистологическом исследовании структур гиппокампальной формации во всех исследованных образцах отмечены резкое нейрональное опустошение ядер гиппокампа, дисперсия и раздвоение (в 2 случаях) гранулярного слоя зубчатой извилины, явления сателлитоза и нейронофагии, глиальные реакции с участками скопления клеток. В 5 случаях материал представлен единым блоком, что позволило достоверно выявить склероз гиппокампа различного типа по ILAE (2013). Иммуногистохимическое исследование выявило выраженную экспрессию GFAP в ядрах гиппокампа и зубчатой извилине, подтверждающую развитие астроцитарного глиоза. При статистической обработке данных получены значимые различия между медианными количествами нейронов в зубчатой извилине у больных с фармакорезистентной эпилепсией и в группе сравнения. Были изучены возможности различения двух групп (исследуемой и контрольной) по совокупности значений показателей плотности нейронов и глии. По полученным результатам невозможно различить более 2 кластеров: исследуемая группа и контрольная группа. Распределения значений изученных показателей пациентов-женщин и пациентов-мужчин также значимо не отличаются.

Была также выполнена проверка различия средних значений векторов в группах плотности нейронов и глии с использованием Т2-критерия Хотеллинга, в результате чего выявлено, что средние в группах (исследуемой и контрольной) значимо и весьма существенно различаются. На основе формул полной вероятности и Байеса для решения задачи оптимизации функционала, была оценена вероятность верной идентификации пациента (то есть его верного отнесения либо в группу локально обусловленной медиобазальной ФРЭ или в контрольную группу) по тем же критериям, в результате чего значение вероятности (с учетом случайной погрешности) составило (91±8)%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Структурные изменения в резецированных гиппокампах у больных с ФРЭ характеризуются элективной гибелью нейронов с преобладающим поражением зубчатой извилины. При сравнительном статистическом анализе данных подсчета клеточной плотности с использованием формул Байеса выявлено высокое значение вероятности отнесения изученного фрагмента гиппокампа к группе пациентов с эпилепсией, не зависимо от репрезентативности материала и выраженности патоморфологических изменений. Таким образом, клеточный дисбаланс в гиппокампе имеет типовую однородность, что позволяет выделять характерные изменения в его структурах при ФРЭ.

1. Карлов В.А. Эпилепсия у детей и взрослых женщин и мужчин. М.: Медицина; 2010. Karlov VA. Epilepsy in children and adult men and women. M.: Meditsina; 2010. (In Russ.).

2. Sommer, W., 1880. Die Erkrankung des Ammonshorns als aetiologisches Moment der Epilepsie. Arch. Psychiat. Nervenkr. 308, 631–675.

3. Blümcke I, Thom M, Aronica E et al. The clinic-pathologic spectrum of focal cortical dysplasias: a consensus classification proposed by an ad hoc Task Force of the ILAE Diagnostic Methods Commission. Epilepsia. 2011;52(1):158–74. doi: 10.1111/j.1528–1167.2010.02777.x.

4. Wieser H.-G. ILAE Commission Report. Mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis / H.-G. Wieser, ILAE Commission on Neurosurgery of Epilepsy // Epilepsia. 2004;45(6):695–714. https://doi.org/10.1007/springerreference_188282

5. Blümcke I, Thom M, Wiestler OD. Ammon’s horn sclerosis: a maldevelopmental disorder associated with temporal lobe epilepsy. Brain Pathol. 2002 Apr;12(2):199–211. doi: 10.1111/j.1750–3639.2002.tb00436.x. PMID: 11958375; PMCID: PMC8095862

6. Патоморфологические изменения гиппокампа при височной эпилепсии / А.К. Куралбаев, Ю.М. Забродская, Н.Е. Иванова, В.Р. Касумов, В.П. Берснев, А.А. Телегина, Д.А. Ситовская, Е.А. Гохман // Российский нейрохирургический журнал имени профессора А.Л. Поленова, том IX, № 2 — СПб, 2017. — С. 72–77

7. Зенков Л.Р. Клиническая эпилептология. М.: МедИнформАгентство; 2010. Zenkov LR. Klinicheskaya epileptologiya. Moscow: MedInformAgentstvo; 2010. (In Russ.).

8. Ситовская Д. А. Структурная гетерогенность эпилептических очагов при локальной фармакорезистентной эпилепсии. Ситовская Д.А., Забродская Ю.М., Соколова Т.В., Куралбаев А.К., Нездоровина В.Г., Доброгорская Л.Н. Архив патологии. 2020;82(6):5–15. https://doi.org/10.17116/patol2020820615

9. Wieser H.-G. ILAE Commission Report. Mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis / H.-G. Wieser, ILAE Commission on Neurosurgery of Epilepsy // Epilepsia. 2004;45(6):695–714. https://doi.org/10.1007/springerreference_188282

10. Саркисов Д.С. Регенерация и ее клиническое значение. М.: Медицина; 1970.

11. Al Sufiani F, Ang LC. Neuropathology of Temporal Lobe Epilepsy. Epilepsy Research and Treatment. 2012;2012:1–13. https://doi.org/10.1155/2012/624519

12. Eadie MJ. Epilepsy, Ammon’s horn sclerosis, and Camille Bouchet. Journal of the History of the Neurosciences. 2017;26:231–237. https://doi.org/10.1080/0964704x.2016.1224141

13. Wiebe S. Epidemiology of temporal lobe epilepsy. Can J Neurol Sci. 2000;27(1):10–21.

14. Spreafico R, Tassi L. Cortical malformations. Handbook of Clinical Neurology. 2012;108:535–57. https://doi.org/10.1016/b9780444528995.00047–2

15. Houser CR. Granule cell dispersion in the dentate gyrus of humans with temporal lobe epilepsy. Brain Res 1990;535:195–204.

16. Tassi L, Meroni A, Deleo F, Villani F, Mai R, Russo GL, Colombo N, Avanzini G, Falcone C, Bramerio M, Citterio A, Garbelli R, Spreafico R. Temporal lobe epilepsy: neuropathological and clinical correlations in 243 surgically treated patients. Epileptic Disord. 2009;11(4):281–292. https://doi.org/10.1684/epd.2009.0279

17. Blümcke I, Thom M, Aronica E, Armstrong DD, Bartolomei F, Bernasconi A, et al. International consensus classification of hippocampal sclerosis in temporal lobe epilepsy: a Task force report from the ILAE commission on diagnostic methods. Epilepsia 2013;54:1315–29. https://doi.org/10.1111/epi.12220

18. Bolschikov V. A., Semenov K.K. Сlustering of inaccurate data using information on its precision. IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 497. Paper 012023. DOI: 10.1088/1757–899X/497/1/012023

19. Semenov K.K., Bolschikov V. A. The metrologically reasonable clustering of measurement results. Joint IMEKO TC1-TC7-TC13- TC18 Symposium 2019, 2–5 July 2019, St. Petersburg, Russia. — Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1379. No 1. Paper 012054. DOI: 10.1088/1742–6596/1379/1/012054

20. Bruxel EM, Bruno DCF, do Canto AM, Geraldis JC, Godoi AB, Martin M, Lopes-Cendes I. Multi-omics in mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis: Clues into the underlying mechanisms leading to disease. Seizure. 2021 Aug;90:34–50. doi: 10.1016/j.seizure.2021.03.002. Epub 2021 Mar 4. PMID: 33722437

21. Cendes F. Febrile seizures and mesial temporal sclerosis. Curr Opin Neurol 2004; 17:161–4. https://doi.org/10.1097/0001905220040400000013

22. Campe G von, Spencer DD, deLanerolle NC. Morphology of dentate granule cells in the human epileptogenic hippocampus. Hippocampus. 1997;7(5):472–488. https://doi.org/10.1002/(sici)1098–1063(1997)7:53.0.co;2-j

23. Sutula TP, Dudek FE. Unmasking recurrent excitation generated by mossy fiber sprouting in the epileptic dentate gyrus: an emergent property of a complex system. Prog. BrainRes. 2007;163:541–563. https://doi.org/10.1016/s0079–6123(07)630295

24. Perucca P, Crompton DE, Bellows ST, McIntosh AM, Kalincik T, Newton MR, et al. Familial mesial temporal lobe epilepsy and the borderland of d´eja ` vu. Ann Neurol 2017;82:166–76. https://doi.org/10.1002/ana.24984;

25. Lowe R, Shirley N, Bleackley M, Dolan S, Shafee T. Transcriptomics technologies. PLoS Comput Biol 2017;13: e1005457. https://doi. org/10.1371/journal. pcbi.1005457;

26. Tiefes AM, Hartlieb T, Tacke M, von Stülpnagel-Steinbeis C, Larsen LHG, Hao Q, et al. Mesial temporal sclerosis in SCN1A-related epilepsy: two long-term EEG case studies. Clin EEG Neurosci 2019;50:267–72. https://doi.org/10.1177/1550059418794347

27. Balan S, Bharathan SP, Vellichiramal NN, Sathyan S, Joseph V, Radhakrishnan K, et al. Genetic association analysis of ATP binding cassette protein family reveals a novel association of ABCB1 genetic variants with epilepsy risk, but not with drugresistance. PLoS One 2014;9. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089253

28. Heuser K, Nagelhus EA, Taubøll E, Indahl U, Berg PR, Lien S, et al. Variants of the genes encoding AQP4 and Kir4.1 are associated with subgroups of patients with temporal lobe epilepsy. Epilepsy Res 2010;88:55–64. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2009.09.023

29. Kanemoto K, Kawasaki J, Miyamoto T, Obayashi H, Nishimura M. Interleukin (IL)-1β, IL 1α, and IL 1 receptor antagonist gene polymorphisms in patients with temporal lobe epilepsy. Ann Neurol 2000;47:571–4. https://doi.org/10.1002/1531–8249(200005)47:53.0.CO;2-A

30. Jamali S, Salzmann A, Perroud N, Ponsole-Lenfant M, Cillario J, Roll P, et al. Functional variant in complement C3 gene promoter and genetic susceptibility to temporal lobe epilepsy and febrile seizures. PLoS One 2010;5: e12740. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0012740

31. Horta WG, Paradela E, Figueiredo A, Meira IDA, Pereira VCSR, Rego CC, et al. Genetic association study of the HLA class II alleles DRB1, DQA1, and DQB1 in patients with pharmacoresistant temporal lobe epilepsy associated with mesial hippocampal sclerosis. Seizure 2015;31:7–11. https://doi.org/10.1016/j.Seizure.2015.06.005

32. Gambardella A, Manna I, Labate A, Chifari R, La Russa A, Serra P, et al. GABA(B) receptor 1 polymorphism (G1465A) is associated with temporal lobe epilepsy. Neurology 2003;60:560–3. https://doi.org/10.1212/01. WNL.0000046520.79877.D 8

33. Kauffman MA, Levy EM, Consalvo D, Mordoh J, Kochen S. GABABR 1 (G1465A) gene variation and temporal lobe epilepsy controversy: new evidence. Seizure 2008;17:567–71. https://doi.org/10.1016/j.seizure.2007.12.006

34. Balan S, Sathyan S, Radha SK, Joseph V, Radhakrishnan K, Banerjee M. GABRG2, rs211037 is associated with epilepsy susceptibility, but not with antiepileptic drug resistance and febrile seizures. Pharmacogenet Genomics 2013;23:605–10. https://doi.org/10.1097/FPC.0000000000000000

35. JINGYUN LI, HUA LIN, FENGHE NIU, XILIN ZHU, NING SHEN, XIN WANG, et al. Combined effect between two functional polymorphisms of SLC6A12 gene is associated with temporal lobe epilepsy. J Genet 2015;94:637–42. https://doi.org/10.1007/s1204101505670

36. Labate A, Manna I, Gambardella A, Le Piane E, La Russa A, Condino F, et al. Association between the M129V variant allele of PRNP gene and mild temporal lobe epilepsy in women. Neurosci Lett 2007;421:1–4. https://doi.org/10.1016/j. Neulet.2006.10.020

37. Azakli H, Gurses C, Arikan M, Aydoseli A, Aras Y, Sencer A, et al. Whole mitochondrial DNA variations in hippocampal surgical specimens and blood samples with high-throughput sequencing: a case of mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis. Gene 2013;529:190–4. https://doi.org/10.1016/j.gene.2013.06.077

38. Volmering E, Niehusmann P, Peeva V, Grote A, Zsurka G, Altmüller J, et al. Neuropathological signs of inflammation correlate with mitochondrial DNA deletions in mesial temporal lobe epilepsy. Acta Neuropathol 2016;132:277–88. https://doi.org/10.1007/s0040101615611

39. Yang H, Yin F, Gan S, Pan Z, Xiao T, Kessi M, et al. The study of genetic susceptibility and mitochondrial dysfunction in mesial temporal lobe epilepsy. Mol Neurobiol 2020;57:3920–30. https://doi.org/10.1007/s12035020019934

40. Ren L, Jin L, Zhang B, Jia Y, Wu L, Shen Y. Lack of GABABR 1 gene variation (G1465A) in a Chinese population with temporal lobe epilepsy. Seizure 2005;14: 611–3. https://doi.org/10.1016/j.seizure.2005.09.009

41. Tan NCK, Heron SE, Scheffer IE, Berkovic SF, Mulley JC. Is variation in the GABA (B) receptor 1 gene associated with temporal lobe epilepsy? Epilepsia 2005;46: 778–80. https://doi.org/10.1111/j.1528–167.2005.49004.x

42. Ozkara C, Uzan M, Tanriverdi T, Baykara O, Ekinci B, Yeni N, et al. Lack of association between IL 1β/α gene polymorphisms and temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis. Seizure 2006;15:288–91. https://doi.org/10.1016/j.seizure.2006.02.016

43. Sisodiya SM, Ragge NK, Cavalleri GL, Hever A, Lorenz B, Schneider A, et al. Role of SOX2 mutations in human hippocampal malformations and epilepsy. Epilepsia 2006;47:534–42. https://doi.org/10.1111/j.1528–1167.2006.00464.x

44. M´eriaux C, Franck J, Park DB, Quanico J, Kim YH, Chung CK, et al. Human temporal lobe epilepsy analyses by tissue proteomics. Hippocampus 2014;24: 628–42. https://doi.org/10.1002/hipo.22246

45. Kokaia M. Seizure-induced neurogenesis in the adult brain. Eur J Neurosci 2011; 33:1133–8. https://doi.org/10.1111/j.1460–9568.2011.07612.x

46. Walker A, Russmann V, Deeg CA, von Toerne C, Kleinwort KJH, Szober C, et al. Proteomic profiling of epileptogenesis in a rat model: focus on inflammation. Brain Behav Immun 2016;53:138–58. https://doi.org/10.1016/j.Bbi.2015.12.007

47. Morin-Brureau M, Milior G, Royer J, Chali F, LeDuigou C, Savary E, et al. Microglial phenotypes in the human epileptic temporal lobe. Brain 2018;141: 3343–60. https://doi.org/10.1093/brain/awy276

48. Kawasaki Y, Zhang L, Cheng JK, Ji RR. Cytokine mechanisms of central sensitization: distinct and overlapping role of interleukin 1β, interleukin 6, and tumor necrosis factor-α in regulating synaptic and neuronal activity in the superficial spinal cord. J Neurosci 2008;28:5189–94. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3338–07.2008

49. Ситовская Д.А., Литовченко А.В., Бажанова Е.Д., Скитева Е.Н., Забродская Ю.М. Исследование цитокинового профиля в периферической крови и головном мозге у пациентов с фокальной фармакорезистентной эпилепсией. Сеченовский вестник. 2021; 12(4): 39–50. https://doi.org/10.47093/2218–7332.2021.12.4.39–50