Padaczka skroniowa
Patofizjologia i mechanizm
Padaczka skroniowa (TLE) jest najczęstszą formą padaczki ogniskowej u dorosłych, z patogenezą obejmującą zaburzenia równowagi między pobudzeniem a hamowaniem w neuronach kory mózgowej, głównie w płacie skroniowym. Kluczową rolę odgrywa stwardnienie hipokampa (HS), charakteryzujące się segmentową utratą neuronów piramidowych w regionie CA1 oraz reorganizacją sieci neuronalnych, w tym pączkowaniem włókien kłębuszkowatych. Mechanizmy molekularne obejmują dysfunkcję kanałów jonowych, takich jak mutacje KCC2 prowadzące do wzrostu wewnątrzkomórkowego stężenia Cl⁻, oraz nadekspresję kanału sodowego Nav1.5 w hipokampie. Zaburzenia przekaźnictwa GABA-ergicznego i glutaminianergicznego, neurozapalenie, a także rola astrocytów i mikrogleju w utrzymaniu stanu zapalnego, są istotne w epileptogenezie. Dodatkowo, dysfunkcja szlaku mTOR w dysplazji korowej ogniskowej (FCD) oraz autoimmunologiczne mechanizmy, w tym obecność przeciwciał anty-GAD65, są powiązane z patologią TLE. Stres oksydacyjny i aktywacja ferroptozy stanowią kolejne elementy patofizjologii, prowadząc do śmierci neuronów hipokampa.
- Patogeneza padaczki skroniowej
- Mechanizmy neuronalne padaczki skroniowej
- Zaburzenia równowagi pobudzenia i hamowania
- Rola kanałów jonowych w patogenezie
- Stwardnienie hipokampa i reorganizacja sieci neuronalnych
- Zmiany strukturalne w padaczce skroniowej
- Mechanizmy molekularne padaczki skroniowej
- Zaburzenia neurotransmisji glutaminergicznej
- Rola komórek glejowych i neurozapalenia
- Mechanizmy autoimmunologiczne
- Szlaki sygnałowe i metabolizm komórkowy
- Leczenie i perspektywy
- Podsumowanie
Patogeneza padaczki skroniowej
Padaczka skroniowa (Temporal Lobe Epilepsy, TLE) stanowi najczęstszą formę padaczki ogniskowej u dorosłych, dotykając około pięćdziesięciu milionów osób na całym świecie. Charakteryzuje się spontanicznymi i nawracającymi napadami padaczkowymi pochodzącymi z płata skroniowego mózgu.12 Patogeneza padaczki skroniowej jest złożona i obejmuje wiele mechanizmów, które prowadzą do nieprawidłowej aktywności elektrycznej neuronów, co w konsekwencji wywołuje napady padaczkowe.
Etiologia padaczki skroniowej
Przyczyny padaczki skroniowej są różnorodne. Do najczęstszych należą:1
- Stwardnienie hipokampa (hippocampal sclerosis) – najczęstsza przyczyna
- Infekcje (zapalenie mózgu, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych)
- Guzy mózgu
- Urazowe uszkodzenie mózgu
- Anomalie naczyniowe (malformacje naczyniowe)
- Czynniki genetyczne
- Przyczyny kryptogenne (nieznane)
Padaczka skroniowa przyśrodkowa (Mesial Temporal Lobe Epilepsy, MTLE) stanowi najczęstszą formę padaczki skroniowej i jest najczęściej spowodowana procesem neurodegeneracyjnym znanym jako stwardnienie hipokampa, które stwierdza się u większości pacjentów z tym schorzeniem podczas oceny histologicznej.13 Badania wykazują również, że znaczna liczba przypadków występuje rodzinnie lub jest wtórna do idiopatycznych mutacji genetycznych.4
Mechanizmy neuronalne padaczki skroniowej
Zaburzenia równowagi pobudzenia i hamowania
Podstawowym mechanizmem padaczki skroniowej jest zaburzenie równowagi między pobudzeniem a hamowaniem w sieci neuronów kory mózgowej. Ten brak równowagi prowadzi do nadmiernej aktywności neuronalnej i w konsekwencji do napadów padaczkowych.56 Napady są wynikiem nieprawidłowego przewodnictwa neurologicznego, głównie z powodu nadaktywności neuroprzekaźników pobudzających, takich jak glutaminian, lub zmniejszonej aktywności neuroprzekaźników hamujących, takich jak kwas gamma-aminomasłowy (GABA), z pierwotnym ogniskiem w płacie skroniowym, co prowadzi do epileptogenezy.1
Zaburzenia w przekaźnictwie GABA-ergicznym są kluczowym elementem patogenezy padaczki skroniowej. GABA jest głównym neuroprzekaźnikiem hamującym, który hamuje wyładowania neuronalne poprzez aktywację dwóch różnych klas receptorów, GABAA i GABAB, poprzez napływ jonów Cl– do ośrodkowego układu nerwowego. Uszkodzenie interneuronów GABA-ergicznych prowadzi do ciągłego niekontrolowanego wyładowywania neuronów, co w konsekwencji prowadzi do napadów padaczkowych.78
Rola kanałów jonowych w patogenezie
Istotną rolę w patogenezie padaczki skroniowej odgrywają zmiany w funkcjonowaniu kanałów jonowych. Badania wykazały, że mutacja neurono-specyficznego kotransportera K+/Cl– typu 2 (KCC2) w niektórych komórkach piramidowych podkładki, prowadząca do utraty funkcji, jest jedną z przyczyn padaczki skroniowej przyśrodkowej związanej ze stwardnieniem hipokampa.98
Wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia Cl– powoduje wypływ Cl– przez receptory GABA, co prowadzi do depolaryzacji i nadpobudliwości, a w konsekwencji do napadów padaczkowych.9 Dodatkowo, badania wykazały, że ekspresja Nav1.5 (napięciowo-zależnego kanału sodowego) w regionie CA3 hipokampa podczas okresów utajenia i przewlekłych jest znacznie wyższa niż w grupie kontrolnej, co sugeruje, że Nav1.5 może być zaangażowany w patogenezę padaczki skroniowej.10
Stwardnienie hipokampa i reorganizacja sieci neuronalnych
Stwardnienie hipokampa (HS) charakteryzuje się ciężką segmentową utratą neuronów piramidowych w regionie CA1, a mniej wyraźna utrata neuronów występuje w obszarach CA3 i CA4.72 Badania eksperymentalne wykazały, że aktywacja receptorów N-metylo-D-asparaginianowych (NMDA) może prowadzić do utraty neuronów w padaczce skroniowej.72
Rozproszenie komórek ziarnistych (Granule Cell Dispersion, GCD) w zakręcie zębatym jest obserwowane w stwardnieniu hipokampa i może być konsekwencją zwiększonej proliferacji prekursorów komórek ziarnistych w wyniku napadów. GCD powoduje neuroplastyczność aksonów komórek ziarnistych w ich własnym polu dendrytycznym, proces reorganizacji znany jako pączkowanie włókien kłębuszkowatych (mossy fiber sprouting).911
Ten proces tworzy nowe nawracające obwody pobudzające, zwiększając w ten sposób pobudzenie, które może obniżyć próg synchronizacji komórek ziarnistych, prowadząc do padaczki z powodu zwiększenia sygnałów pobudzających.9 Hipoteza wtórnej epileptogenezy sugeruje, że powtarzające się napady prowadzą do utraty interneuronów, utraty głównych neuronów glutaminergicznych, pączkowania aksonów i tworzenia nowych nawracających obwodów pobudzających glutaminergicznych, prowadząc do cięższej padaczki.8
Zmiany strukturalne w padaczce skroniowej
Dysplazja korowa ogniskowa
Dysplazja korowa ogniskowa (Focal Cortical Dysplasia, FCD) jest podtypem malformacji rozwoju korowego (MCD), który powoduje przewlekłą, oporną na leczenie padaczkę w populacji pediatrycznej i jest częstą przyczyną padaczki u dorosłych.1211 FCD może powodować hiperaktywację szlaku rapamycyny (mTOR), który jest zaangażowany w regulację syntezy białek i lipidów, wzrost komórek i metabolizm.12
Mutacja TSC2 (związana z kompleksem stwardnienia guzowatego) powoduje nadpobudliwość neuronów zależnych od glutaminianu, co prowadzi do napadów padaczkowych.12 Badania wykazują, że szlak mTOR odgrywa kluczową rolę w pośredniczeniu w mechanizmie epileptogenezy, a jego hamowanie może mieć działanie przeciwpadaczkowe.13
Zaangażowanie kory śródwęchowej
Kora śródwęchowa (entorhinal cortex, EC) odgrywa istotną rolę w padaczce skroniowej. Wzajemnie glutaminergiczne szlaki kory śródwęchowej łączą hipokamp z otaczającą korą. Uszkodzenie EC jest związane ze zwiększonym ryzykiem generowania napadów padaczkowych.14 Badania wykazały, że utrata neuronów w warstwie III EC została zgłoszona w próbkach chirurgicznych od pacjentów z padaczką skroniową.14
Kora śródwęchowa odgrywa wiodącą rolę w generowaniu napadów padaczkowych, sugerując, że jest zaangażowana w inicjację wyładowania napadowego.15 Aktywność EC może być wtórnie wyzwalana przez hipokamp lub w niektórych przypadkach przez ciało migdałowate.15
Zmiany w innych strukturach mózgu
Padaczka skroniowa nie ogranicza się tylko do zmian w hipokampie. Dowody sugerują, że inne regiony pozahipokampalne są zaangażowane w TLE i mogą przyczyniać się do generowania napadów padaczkowych.16 Ocena pacjentów z padaczką skroniową bez stwardnienia hipokampa wykazała występowanie redukcji objętości w regionach takich jak kora śródwęchowa i okołowęchowa, wzgórze i ciało migdałowate.16
Analizy histologiczne ludzkich tkanek epileptycznych wykazały obecność selektywnej utraty neuronów i reorganizacji synaptycznej w strukturach pozahipokampalnych, niezależnie od stwardnienia hipokampa.17 Kora gruszkowata została niedawno wyróżniona jako region istotny dla napadów częściowych również u pacjentów, więc mechanizmy patofizjologiczne zaangażowane w uszkodzenie tego regionu mogą być ważnymi celami dla terapii zapobiegawczych.17
Mechanizmy molekularne padaczki skroniowej
Zaburzenia neurotransmisji glutaminergicznej
Glutaminian jest głównym neuroprzekaźnikiem pobudzającym w mózgu, a zaburzenia w jego metabolizmie i sygnalizacji odgrywają kluczową rolę w patogenezie padaczki skroniowej. Badania sugerują, że niedobór syntetazy glutaminowej w hipokampie jest związany z generowaniem napadów w padaczce skroniowej przyśrodkowej.18
Hipoteza zakłada, że niedobór syntetazy glutaminowej prowadzi do przewlekle wysokich stężeń glutaminianu w astrocytach i przestrzeni zewnątrzkomórkowej hipokampa, ze szczególnie wysokim poziomem glutaminianu u osób cierpiących na ciężkie napady i rozległe uszkodzenia mózgu.18 W wielu przypadkach nabytych zmian napady padaczkowe są związane z ekscytotoksycznością pośredniczoną przez glutaminian jako możliwym wyzwalaczem procesu.19
Rola komórek glejowych i neurozapalenia
Coraz więcej dowodów wskazuje na rolę astrocytów w patogenezie padaczki, a także na istnienie wzajemnie połączonych sieci epileptycznych.4 Uszkodzenia sieci astroglejalnej zostały znalezione nawet po wczesnym podaniu diazepamu.17 Udział astrocytów w modulowaniu epileptogenezy i iktogenezy może być znacznie zmieniony w obecności uszkodzeń mózgu, takich jak te obserwowane w padaczce skroniowej.17
Badania wykazały, że wyciek bariery krew-mózg może być zaangażowany w indukcję napadów i progresję padaczki.17 Obserwacja pochodząca z badań klinicznych, wspierająca pogląd, że mikroglej jest trwale aktywowany po urazie mózgu, czyni te komórki glejowe kluczowym czynnikiem wyzwalającym złożoną kaskadę zdarzeń, które ostatecznie prowadzą do utrzymującego się stanu zapalnego.20
D-seryna, aminokwas wytwarzany przez mózg, może blokować receptory, zapobiegając nadmiernemu poziomowi wapnia docierającemu do neuronów, a tym samym zapobiegając aktywności napadowej i śmierci neuronów.21 Neurozapalenie doświadczane jako część TLE powoduje zmiany komórkowe i molekularne w mózgu, które mogą zapobiegać produkcji D-seryny.22
Mechanizmy autoimmunologiczne
Napady skroniowe o początku w wieku dorosłym (Temporal lobe Adult-Onset Seizures, TAOS) związane z autoimmunologią stanowią coraz bardziej rozpoznawalny zespół chorobowy w spektrum padaczek.23 W tym kontekście, niektóre przeciwciała (autoAB) są często kojarzone z zapaleniem limbicznym (LE).23
Badania serologiczne w dużej kolejnej serii pacjentów z TAOS wykazały seropozytywność dla przeciwciał anty-GAD65 jako najczęstszego przeciwciała neurologicznego.23 Dane te wspierają potencjalną obecność dotychczas nierozpoznanych przeciwciał u pacjentów z TAOS.24
Szlaki sygnałowe i metabolizm komórkowy
Najbardziej odpowiednią drogą inicjacji napadu jest droga obejmująca dysregulację transdukcji sygnału od receptora adenozyny A1 (ADORA1) do receptora kwasu gamma-aminomasłowego B1 (GABBR1). Powoduje to zaburzenie równowagi elektrycznej i hiperekscytację neuronów, co prowadzi do napadów ogniskowych.25
Badania na ferroptotycznych genach związanych z padaczką skroniową wykazały, że aktywacja szlaku ferroptotycznego jest potencjalnie związana z padaczką i śmiercią neuronów hipokampa.26 Stres oksydacyjny jest jedną z głównych przyczyn patofizjologicznych padaczki skroniowej.27 Ponadto, stres oksydacyjny, zwiększone ROS i przeładowanie żelazem prowadzą do ciężkiej peroksydacji lipidów, cechy charakterystycznej ferroptoozy.27
Leczenie i perspektywy
Leczenie padaczki skroniowej może obejmować:28
- Leki przeciwpadaczkowe
- Operację chirurgiczną padaczki
- Neurostymulację
Chirurgia padaczki może prowadzić do bardzo dobrych wyników u pacjentów z padaczką skroniową.29 Lekarz może rozważyć operację, jeśli leki przeciwpadaczkowe nie są skuteczne lub jeśli guz powoduje objawy padaczki.28
Urządzenia do neurostymulacji mogą być opcją, jeśli leki nie są skuteczne lub jeśli operacja nie jest bezpieczną opcją. Neurostymulacja wykorzystuje implantowane urządzenie do dostarczania impulsu elektrycznego do płata skroniowego. To leczenie stopniowo zmniejsza napady w miarę upływu czasu.28
Badania wykazały, że stymulacja niskofrequencyjna (LFS) przy 1 Hz przez 1 godzinę skutkowała prawie całkowitym stłumieniem spontanicznych napadów w obu hipokampach w modelu mysim MTLE.30 Ponadto, LFS przez 30 minut przed bodźcem prokonwulsyjnym skutecznie zapobiegała uogólnieniu napadów.30
Badania nad wykorzystaniem leków przeciwpadaczkowych jako środków neuroprotekcyjnych, poza ograniczonymi przypadkami, takimi jak diazepam, okazały się frustrujące, głównie ze względu na ograniczone wyniki dotyczące epileptogenezy lub nawet brak spójnych wyników.20 Jednak nowe narzędzia farmakologiczne można uznać za obiecujące cząsteczki neuroprotekcyjne i/lub leczenie dodatkowe w opornej na leki padaczce.20
Organizm molekularny D4 selektywnie blokuje półkanały koneksyny w komórkach glejowych, które mogą nasilić neurozapalenie i napady. D4 zapobiega wyciekowi glutaminianu i innych cząsteczek z reaktywnych komórek glejowych do środowiska zewnątrzkomórkowego poprzez półkanały, procesu, który zmienia synapsy.31
Podsumowanie
Patogeneza padaczki skroniowej jest złożona i obejmuje wiele mechanizmów, od zaburzeń równowagi pobudzenia i hamowania, poprzez zmiany w funkcjonowaniu kanałów jonowych, stwardnienie hipokampa i reorganizację sieci neuronalnych, aż po rolę komórek glejowych i neurozapalenia. Zrozumienie tych mechanizmów jest kluczowe dla opracowania nowych, skutecznych metod leczenia padaczki skroniowej.1227
Przyszłe badania powinny skupić się na zidentyfikowaniu dodatkowych biomarkerów diagnostycznych oraz opracowaniu celowanych terapii, które mogłyby skutecznie poprawić objawy padaczki skroniowej.27 Dane wskazują na potencjał tych biomarkerów jako nowego obszaru identyfikacji TLE, a ukierunkowana terapia przeciwko tym genom mogłaby skutecznie poprawić objawy TLE.27
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.