Оптимизация условий экспериментальных моделей, опосредованных нарушением ГАМК-ергической нейропередачи

Актуальность. Эпилепсия представляет собой одно из наиболее распространённых неврологических заболеваний, в основе которого лежит нарушение баланса между возбуждающей и тормозной нейропередачей в центральной нервной системе. В связи с этим оптимизация условий используемых в настоящее время моделей судорог, отражающих патофизиологию эпилепсии, для оценки эффективности потенциальных лекарственных средств остаётся актуальной задачей экспериментальной фармакологии.

Цель работы. Оптимизация условий трёх экспериментальных моделей судорог, индуцированных внутривенным введением конвульсантов с различными механизмами действия, для последующей фармакологической оценки противосудорожной и просудорожной активностей.

Материалы и методы. Для индукции эпилепсии внутривенно в боковую хвостовую вену при постоянной скорости вводили пентилентетразол, бикукуллин или пикротоксин мышам ICR. Порог судорог определяли в соответствии с минимальной дозой конвульсантов. Клонические подергивания, генерализованные клонические судороги и генерализованные тонические судороги регистрировали с помощью видеокамеры с дальнейшей оценкой.

Результаты. По результатам экспериментов для моделей пентилентетразол-, бикукуллин- и пикротоксин-индуцированных судорог установлены оптимальные параметры введения, обеспечивающие воспроизводимость и чувствительность к противосудорожным препаратам. Оптимальность условий введения конвульсантов для моделей подтверждается демонстрацией дозозависимого противосудорожного эффекта диазепама, который статистически значимо повышает судорожный порог и замедляет развитие приступа во всех моделях судорог.

Заключение. В результате проведённого исследования были определены оптимальные условия введения конвульсантов с различными механизмами действия на трёх экспериментальных моделях судорог. Полученные результаты могут быть использованы для последующих доклинических исследований потенциальных соединений, обладающих противосудорожным действием.

1. van van Hugte EJH, Schubert D, Nadif Kasri N. Excitatory/inhibitory balance in epilepsies and neurodevelopmental disorders: Depolarizing aminobutyric acid as a common mechanism. Epilepsia. 2023 Aug;64(8):1975-1990. doi: 10.1111/epi.17651.

2. Zhai W, Yu Q, Wu H. The efficacy and safety of novel antiepileptic drugs in treatment of epilepsy of patients with brain tumors. Front Neurol. 2024 Mar 7;15:1344775. doi: 10.3389/fneur.2024.1344775.

3. Appleton RE, Freeman A, Cross JH. Diagnosis and management of the epilepsies in children: a summary of the partial update of the 2012 NICE epilepsy guideline. Arch Dis Child. 2012 Dec;97(12):1073-6. doi: 10.1136/archdischild-2012-302822.

4. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. М.: Гриф и К, 2012. 944 с.

5. Shangin SV, Vakhitova YV, Litvinova SA, et al. Anticonvulsant Properties of Fabomotizole When Administered Separately and in Conjunction with Diazepam. Pharm Chem J. 2025;59:711-716. doi: 10.1007/s11094-025-03445-6.

6. Voronin MV, Shangin SV, Litvinova SA, et al. Pharmacological Analysis of GABAA Receptor and Sigma1R Chaperone Interaction: Research Report I-Investigation of the Anxiolytic, Anticonvulsant and Hypnotic Effects of Allosteric GABAA Receptors' Ligands. Int J Mol Sci. 2023 May 31;24(11):9580. doi: 10.3390/ijms24119580.

7. Socała K, Wlaź P. Acute seizure tests used in epilepsy research: Stepby-step protocol of the maximal electroshock seizure (MES) test, the maximal electroshock seizure threshold (MEST) test, and the pentylenetetrazole (PTZ)-induced seizure test in rodents. Experimental and translational methods to screen drugs effective against seizures and epilepsy. 2021;167:79-102. doi: 10.1007/978-1-0716-1254-5_5.

8. Bukanova JV, Kondratenko RV, Solntseva EI. Positive allosteric modulators of GABAA receptor restore chloride current from blockade by competitive antagonists in a ligand-dependent manner. J Steroid Biochem Mol Biol. 2022 Nov;224:106158. doi: 10.1016/j.jsbmb.2022.106158.

9. MacDonald RL, Rogers CJ, Twyman RE. Barbiturate regulation of kinetic properties of the GABAA receptor channel of mouse spinal neurones in culture. J Physiol. 1989 Oct;417:483-500. doi: 10.1113/jphysiol.1989.sp017814.

10. Cully M. GABAA receptor structures solved. Nat Rev Drug Discov. 2019 Feb;18(2):98. doi: 10.1038/d41573-019-00002-1.

11. Ghit A, Assal D, Al-Shami AS, Hussein DEE. GABAA receptors: structure, function, pharmacology, and related disorders. J Genet Eng Biotechnol. 2021 Aug 21;19(1):123. doi: 10.1186/s43141-021-00224-0.

12. Pressly B, Vasylieva N, Barnych B, et al. Comparison of the toxicokinetics of the convulsants picrotoxinin and tetramethy lenedisulfotetramine (TETS) in mice. Arch Toxicol. 2020 Jun;94(6):1995-2007. doi: 10.1007/s00204-020-02728-z.

13. Seutin V, Scuvée-Moreau J, Dresse A. Evidence for a non-GABAergic action of quaternary salts of bicuculline on dopaminergic neurones. Neuropharmacology. 1997 Nov-Dec;36(11-12):1653-7. doi: 10.1016/s0028-3908(97)00147-0.

14. Hoyberghs J, Bars C, Ayuso M, et al. DMSO Concentrations up to 1 % are Safe to be Used in the Zebrafish Embryo Developmental Toxicity Assay. Front Toxicol. 2021 Dec 21;3:804033. doi: 10.3389/ftox.2021.804033.

15. Bastami Z, Soltanpour S, Panahi-Azar V, Jouyban A. Solubility of clonazepam and diazepam in binary and ternary mixtures of polyethylene glycols 400 or 600, propylene glycol and water at 298.2 K-experimental data and modeling. Journal of the Serbian Chemical Society. 2014;79(4):445-56 doi: 10.2298/JSC121212079B.

16. van Eenige R, Verhave PS, Koemans PJ, et al. RandoMice, a novel, user-friendly randomization tool in animal research. PLoS One. 2020 Aug 5; 5(8):e0237096. doi: 10.1371/journal.pone.0237096.

17. Hedrich H, Bullock G. The Laboratory Mouse: Part of the Handbook of Experimental Animals By Contributor: Academic Press; 2004. ISBN 0-12-336425-6

18. Greenfield EA. Sampling and Preparation of Mouse and Rat Serum. Cold Spring Harb Protoc. 2017 Nov 1;2017(11):pdb.prot100271. doi: 10.1101/pdb.prot100271

19. Van Erum J, Van Dam D, De Deyn PP. PTZ-induced seizures in mice require a revised Racine scale. Epilepsy Behav. 2019 Jun;95:51-55. doi: 10.1016/j.yebeh.2019.02.029.

20. Vavers E, Svalbe B, Lauberte L, et al. The activity of selective sigma-1 receptor ligands in seizure models in vivo. Behav Brain Res. 2017 Jun 15;328:13-18. doi: 10.1016/j.bbr.2017.04.008.

21. Bernardi G, Marciani MG, Morucutti C, Giacomini P. The action of picrotoxin and bicuculline on rat caudate neurons inhibited by GABA. Brain Res. 1976 Feb 6;102(2):379-84. doi: 10.1016/0006-8993(76)90896-9

22. Сергиенко В.И., Бондарева И.Б., Маевский Е.И. Методические рекомендации по статистической обработке результатов доклинических исследований лекарственных средств. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. М.: Гриф и К, 2012; Глава 61:889-929.

23. Löscher W, Nolting B. The role of technical, biological and pharmacological factors in the laboratory evaluation of anticonvulsant drugs. IV. Protective indices. Epilepsy Res. 1991 May-Jun;9(1):1-10. doi: 10.1016/0920-1211(91)90041-d.

24. Mazarati AM, Baldwin R, Klitgaard H, et al. Anticonvulsant effects of levetiracetam and levetiracetam-diazepam combinations in experimental status epilepticus. Epilepsy Res. 2004 Feb;58(2-3):167-74. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2004.02.002.