درکلینیک مسمومیت با ترکیبات ارگانوفسفره غالباً با میزان مهار استیلکولیناستراز سنجش می شود (Ricceri et al., 2003; Jamson et al., 2007). یکی از تاثیرات این مهار، تحریک بیش از حد سیناپسهای کولینرژیک و سیستم عصبی پاراسمپاتیک است که نشانه های آن شامل تنگ شدن مجاری هوایی، تعریق، ترشح بزاق، بی اشتهایی، انقباضات شکمی، استفراغ، بی اختیاری مدفوع و افزایش ادرار میباشد. همچنین ارگانوفسفرهها باعث ایجاد تیکهای ماهیچهای و انقباضات کوچک و غیرارادی عضلات در زیر پوست میشوند. این تاثیرات، ماهیچههای تنفسی را نیز درگیر می کنند. ترکیبات ارگانوفسفره قادرند بر روی سیستم عصبی مرکزی نیز تاثیر بگذارند که نتیجه آن، اضطراب، تخریب حافظه، نقص در سخن گفتن، تشنج و کما میباشد .(Dubois, 1971)ارگانوفسفرههای مختلف تاثیرات سمی متفاوتی بر روی سیستم عصبی دارند، بعضی از ارگانوفسفرهها ازجمله کورپیریفاس تاثیرات سمی بیشتری روی سیستم عصبی دارند،در حالیکه سمیت برخی دیگر مانند پاراتیون بیشتر سیستمیک است(Timofeeva et al., 2008).ترکیبات ارگانوفسفره به دلیل اثرات مخرب طولانیمدت بر مغز درصورت مجاورت در دوران جنینی و کودکی از نظر پزشکی مورد توجه هستند . (Ricceriet al., 2003)اثرات سمی ارگانوفسفرهها روی مغز در حال تکوین بیشتر است که یکی از دلایل آن مصرف بالای اکسیژن و کمبود آنتیاکسیدان در مغز در حال تکوین میباشد (Slotkin et al., 2008) به عنوان مثال LD50 ترکیب کورپیریفاس در نوزادان موش صحرایی ۱۰۰ برابر کمتر از بالغین است (Jameson et al.,2007). مطالعات مختلف نشان دادهاند برخی از ارگانوفسفرهها در غلظتهایی که مسمومیت سیستمیک را به دنبال ندارند، بهطورخاص مغز نابالغ را هدف قرار داده و اختلالات رفتاری دراز مدت را باعث میشوند (Ricceri et al., 2003,2006;Eskenazi et al., 1999) کورپیریفاس و نه متابولیت فعال آن (کورپیریفاس اکسان) سنتز DNA را مهار کرده و باعث کاهش تعداد سلولها و اختلال در فعالیت سیناپسی می شود.بنابراین عجیب نیست که کورپیریفاس در غلظتهایی که مهار استیلکولیناستراز پایینتر از حد لازم برای ایجاد مسمویت سیستمیک است، اختلالات رفتاری دراز مدت را باعث می شود (Crumpton et al., 2000; Levin et al., 2007; Jameson et al., 2007; Terry et al., 2007; Johnson et al., 2009).
۱-۲) صرع
تعریفی که توسط اتحادیه بین المللی مقابله با صرع (ILAE) و دفتر بین المللی صرع (IBE) برای تشنج ارائه و پذیرفته شده است بدین گونه است که تشنجهای صرعی در اثر شلیک بیش از حد و غیر طبیعی سیگنالهای الکتریکی در مغز ایجاد میشوند و اثرات شدیدی روی سلامت و کیفیت زندگی فرد دارند. تقریباً ۵ میلیون نفر در جهان از این بیماری رنج میبرند و صرع دومین اختلال عصبی شایع بعد از سکته مغزی است(Fisher et al., 2005; Zainuddin et al., 2012; Wu et al., 2012)انواع مختلف تشنج ممکن است به دخالت نواحی مختلف مغز مرتبط باشد (Chang and Lowenstein., 2003). تشنجهای صرعی ، انسانها را در تمام سنین تحت تاثیر قرار می دهد و در اثرضایعه مغزی یا ضربه به سر رخ می دهند.(Baxendale et al., 2012) عوامل دیگر ایجادکنندهی این بیماری عبارتند از استعمال بی رویه داروها، عفونت و نواقص ژنتیکی (Rall and sheifer,1991). تغییر در سیستمهای نوروترنسمیتری مختلف به ویژه گلوتامات، آسپارتات و گابا در ایجاد صرع نقش دارند .(Pinto et al ., 2005)بااین حال شواهدی مبنی بر نقض تاثیر انحصاری سیناپسها در بروز صرع وجود دارد: برخی سلولهای ایزوله کشت داده شده بیمهرگان و مهرهداران قادر به تولید فعالیت صرعی هستند .(Speckmann and Caspers, 1973, Segal, 1991) همچنین مهار انتقال سیناپسی با غلظت بالای منیزیم و غلظت پایین کلسیم در مواردی قادر به مهار فعالیت صرعی نیست (Biksonetal., 1999). داروهای سنتزی با اثر بر زیرساختارهای سلولی دخیل در عملکرد سیناپسها و کانالهای یونی از فعالیت صرعی در کانون صرع و گسترش آن به سایر نواحی جلوگیری کرده و باعث مهار تشنج میشوند (Bialer and white, 2010).
۱-۳) طبقه بندی صرع
طبقه بندی تشنجهای صرعی بر اساس بیان بالینی تشنج و تصویر الکتروانسفالوگرام در طول و بین تشنجها بهدست آمده است. تشنجهای صرعی به ۲ دسته جزئی و عمومی تقسیم بندی میشوند . تشنجهای جزئی شامل تخلیههای الکتریکی غیر طبیعی در ناحیهای موضعی از مغز می باشد. این تخلیهها ممکن است موضعی باقی بمانند یا به سایر بخشهای مغز گسترش یابند و باعث ایجاد تشنجهای فراگیر ثانویه شوند. تشنج جزئی به ۲ گروه تقسیم می شود: تشنج ساده که هوشیاری تحت تاثیر قرار نمیگیرد. در تشنج پیچیده،حمله در هر دو نیمکره مغز به طور همزمان شروع می شود و هوشیاری تحت تاثیر قرار میگیرد. تشنجهای عمومی شامل تشنجهای غایب، میوکلونیک و تونیک-کلونیک می باشند (Morimoto et al., 2004).
۱-۴) کیندلینگ
یکی از مدلهای رایج القاء صرع، کیندلینگ است. کیندلینگ توسط ۲ روش ایجاد می شود: ۱- کیندلینگ الکتریکی که با تحریکات زیرآستانه مکرر در مناطق خاصی از مغز القاء می شود. ۲- کیندلینگ شیمیایی که با تجویز مکرر غلظتهای زیرآستانه ترکیبات صرعزا بروز می کند (Dhir., 2012). کیندلینگ سبب توسعه تشنج، اختلالات رفتاری، آسیب نورونی و سرانجام مرگ نورونی می شود. کیندلینگ با پنتیلن تترازول یکی از رایج ترین شیوه ها برای تشدید فعالیت تشنجی است .(Pavlova et al., 2004) تشنجهای صرعی تاثیر قابل توجهی بر ساختار مغز دارند. اولین تغییرات ساختاری مرتبط با تشنجهای مکرر و مرگ انتخابی سلول ها در ساختارهاEpiloptogenic و عمدتاًً در هیپوکامپ است (Naseer et al., 2009). تحقیقات نشان داده اند که بهدنبال تشنج چه به شکل طبیعی و چه با القاء کیندلینگ، مدارهای نورونی دچار اختلال میگردند و معمولا سبب نقص در یادگیری میشوند(Grecksch et al., 1991; Drapeau et al., 2003)
۱-۵) یادگیری و حافظه
یادگیری فرایندی است که به واسطه آن از دنیای اطراف اطلاعات کسب می شود. حافظه مکانیسمی برای کدبندی، ذخیرهسازی و فراخوانی دوباره اطلاعات ذخیره شده است. دو نوع حافظه داریم:
۱- حافظه ناخودآگاه یا مستحکم: شامل یادگیری حرکتی و مهارت های ادراکی است (پس از تشکیل این نوع حافظه امکان تغییر در آن بسیار اندک است). حافظه ناخودآگاه شامل انواع ارتباطی و غیرارتباطی است. حافظه ناخودآگاه ارتباطی پس از یادگیری خصوصیات یک محرک تشکیل می شود که شامل ۲ نوع شرطی شدن کلاسیک و شرطی شدن عامل میباشد. شرطی شدن عامل شامل انواع شرطی شدن احترازی غیرفعال و شرطی شدن احترازی فعال میباشد. نوع غیرارتباطی شامل عادت کردن و حساس شدن میباشد و پس از یادگیری ارتباط بین دو محرک یا یک محرک و یک رفتار تشکیل می شود.
۲- حافظه خودآگاه: به صورت آگاهانه فراخوانی می شود و از تعداد زیادی قطعه حافظهای تشکیل شده که بیشتر در قشرهای ارتباطی مغز ذخیره میگردند. این نوع خود شامل حافظه حادثهای و حافظه معنایی میباشد و دارای انعطاف پذیری بالایی است. حافظه حادثهای مربوط به وقایع و تجربیات گذشته فرد است. حافظه معنایی مربوط به حقایق اشیاء ، نامها و مکانها میباشد(Mclell and et al., 1995 ; Milner et al., 1998). حافظه فضایی جزئی از حافظه خودآگاه است که در کسب و کاربرد اطلاعات مکانی نقش دارد. حافظه کاری (کوتاه مدت) یکی از انواع حافظه فضایی میباشد و در زمانی که حیوان در حال انجام عمل میباشد حفظ می شود و پس از آن به دلیل مورد نیاز نبودن اطلاعات از بین میرود (Optize et al., 1997).
فصل دوم
۲- مروری بر تحقیقات پیشین
۲-۱) ویژگیها و مکانیسم تاثیر ترکیبات ارگانوفسفره
ترکیبات ارگانوفسفره حلالیت بالایی در چربی دارند و بهآسانی از غشاءهای زیستی عبور می کنند (Vale, 1998). جذب پوستی آهسته است، با این حال تماس طولانیمدت می تواند منجر به مسمومیت حاد شود که وجود حلال در فرمولاسیون محصول آن را تشدید می کند(Phillips, 2001) این ترکیبات در بافت چربی، کبد و کلیه انباشته میشوند(Vale, 1998; Kwong, 2002) ویژگی مشترک ترکیبات ارگانوفسفره مهار قوی کربوکسیلاسترهیدرولازها از جمله استیلکولیناستراز (موجود در بافت عصبی و اریتروسیتها) و بوتیریلکولیناستراز (پزودوکولین استراز) است. استیلکولیناستراز موجب تجزیه استیلکولین در سیناپسهای کولینرژیک بوده و مهار غالباً برگشت ناپذیر آن توسط ارگانوفسفرهها موجب تجمع استیل کولین و فعالیت شدید و کنترل نشده سیناپسهای کولینرژیک می شود. تحریک مداوم رسپتورهای موسکارینی و نیکوتینی استیلکولین موجب ایجاد علایم ناشی از مسمومیت حاد با ارگانوفسفرهها می شود (Ward and Mundy, 1995; Rocha et al., 1996; O malley 1997; Fryer et al., 2004) همه ارگانوفسفرهها در غلظتهای بالا سبب مهار استیلکولیناستراز می شوند (Bushnel et al., 1993; Samsam et al., 2005)، اما غلظتهای پایین ترکیبات ارگانوفسفره که قادر به مهار استیلکولیناستراز نیستند، مکانیسمهای دیگری برای ایجاد سمیت در سیستم عصبی دارند که این مکانیسمها از ترکیبی تا ترکیب دیگر متفاوت است (Aldridge et al., 2005). شدت سمیت ارگانوفسفرهها بستگی به این دارد که تا چه اندازه قادرند مکانیسمهای غیروابسته به استیلکولین را فعال کنند (Timofeeva et al., 2008). از تاثیرات غیر کولینرژیک ارگانوفسفرهها میتوان به تاثیر روی فاکتورهای رونویسی و تمایز سلول، آسیب به DNA و مکانیسمهای درگیر در آکسوژنز، سیناپتوژنز و عملکرد سیناپسی که باعث اختلال در تکوین سیستم عصبی میشوند اشاره کرد .(Crumpton et al., 2000)
۲-۲) اثرات بیولوژیک کورپیریفاس
مطالعه مدلهای حیوانی و شواهد کلینیکی نشان داده است که کورپیریفاس از طریق مهار کولیناستراز و مکانیسمهای غیرکولینرژیک مغز در حال رشد را تحت تاثیر قرار داده و منجر به نقایص نورونی و رفتاری می شود .(Pope et al., 1999; Barone et al., 2000) کورپیریفاس سبب مداخله در رونویسی و تمایز سلولهای نورونی و اختلال در تکوین سیناپسها و عملکرد آنها می شود(Dam et al., 1999; Crumpton et al., 2000; Slotkin, 2004; Casida and Quistad, 2004) کورپیریفاس بر پروتئینهای ساختار نورونی (Garcia et al., 2003) ، تعدیل طولانیمدت فعالیت سیناپسی در سیستم عصبی مرکزی و محیطی (Aldridge et al., 2004; Meyeretol., 2004)، ویژگیهای ساختاری از جمله ضخامت کورتکس(Byers et al ., 2005) ، عملکردهای شناختی (Levin et al., 2002; Aldridge et al., 2005 a) و فعالیتهای حرکتی (Dam et al., 2000) تاثیر می گذارد.
۲-۳) تاثیر وابسته به زمان و وابسته به جنس ترکیبات ارگانوفسفره
اگر تیمار با ارگانوفسفره همزمان با تکوین ناحیه خاصی از مغز باشد، آن ناحیه تحت تاثیر قرار میگیرد در حالیکه اگر قبل و یا بعد از تیمار تکوین پیدا کنند، دستخوش تغییر نمیشوند و یا تغییرات کمی را نشان می دهند. تزریق غلظت ۱ میلیگرم بر کیلوگرم کورپیریفاس به نوزادان موش صحرایی در روزهای ۴-۱پس از تولد و ارزیابی فعالیت استیلکولینترانسفراز در نواحی هیپوکامپ، مغز میانی، استریاتوم، ساقهی مغز و کورتکس در دوران بلوغ، نشان داده است که کورپیریفاس در همه نواحی مغزی به طور مشخصی باعث کاهش فعالیت استیلکولینترانسفراز می شود. این تاثیر البته وابسته به زمان تزریق، جنس و ناحیه مغزی است(Slotkin et al., 2001) بسته به اینکه قرار گرفتن در معرض ارگانوفسفرهها در چه دوره ای از تکوین مغز باشد ممکن است اثرات آن در دو جنس نر و ماده متفاوت باشد به طوریکه اگر تیمار با ارگانوفسفرهها قبل از دوران تمایز جنسی در مغز باشد، تفاوتهای وابسته به جنس در تاثیرات نهایی آنها ایجاد نمی شود در حالیکه اگر تیمار در دوران وقوع تمایز جنسی در مغز باشد، تاثیرات متفاوتی در اثر تیمار با یک ترکیب ارگانوفسفره در دو جنس ظاهر می شود، در بعضی موارد نیز این تاثیرات در دو جنس یکسان بوده ولی در یک جنس بارزتر است (Aldridge et al., 2005) تاثیر وابسته به جنس کورپیریفاس در استریاتوم نیز دیده شده است بهطوریکه کاهش مارکرهای کولینرژیک در مادههایی که در روزهای ۴- ۱پس از تولد تیمار شده اند، شدیدتر بوده است. بیشترین اثر کاهشی مارکرهای کولینرژیک در اثر مجاورت با کورپیریفاس در هیپوکامپ و کمترین اثر در قشر مغز است (Slotkin et al., 2001; Levin et al., 2001).
۲-۴) تاثیر ارگانوفسفرهها به ویژه کورپیریفاس در ایجاد افسردگی و نقص حافظه ناشی از تغییر در سیستمهای نوروترنسمیتری
دوره پس از تولد در جوندگان بهخاطر تکوین مسیرهای کولینرژیک در Basal forebrain بسیار حیاتی و مهم است. این مسیرها در میزان تحریک مغز بسیار مهماند و مجاورت با کورپیریفاس این تنظیم را مختل کرده (Berger – Sweeney and Hohmann, 1997) و از طریق مداخله در بلوغ مغز سبب اختلالات رفتاری می شود (Levin et al., 2001; Aldridge et al., 2005a) کورپیریفاس از طریق تغییر طولانیمدت در فعالیت سیستم سروتونرژیک و غیر نرمال شدن رشد مسیرهای سروتونرژیک منجر به بروز پرخاشگری در موشهای صحرایی می شود (Bell and hobson, 1994; Aldridge et al., 2004) تزریق کورپیریفاس (۱ میلیگرم بر کیلوگرم) در روزهای ۴-۱ پس از تولد منجر به اختلال در رشد و تمایز نورونی، تغییر در بیان ژنهای وابسته به سروتونین و افزایش بیان رسپتورهای سروتونینی می شود. این تغییرات، تخریب پایانه های نورونهای سروتونرژیک در حال رشد را به دنبال دارد که تغییرات آنی و طولانیمدت از قبیل نقص در رفتارهای وابسته به سروتونین مثل عواطف و احساسات را باعث می شود .(Heninger,1997; Roeggea et al., 2008) نشان داده شده است که موشهایی که در دوران پیش از تولد غلظتهای پایین کورپیریفاس را دریافت کردند الگوهای رفتاری مثل افسردگی را نشان می دهند که تغییر در سیستمهای سروتونرژیک و دوپامینرژیک را در این پدیده دخیل دانستند. همچنین ارتباط روشنی بین انسانهایی که در معرض ارگانوفسفرهها قرار گرفتند با افسردگی و خودکشی دیده شده است(Aldridge et al., 2005b; London et al., 2005; Lee et al., 2007) این ترکیب در غلظتهای پایین باعث اختلال در رفتار و عملکردهای شناختی (Colborn, 2006)، بیش فعالی حرکتی (Icenogle et al., 2004) و اختلال در حافظه کاری و حافظه مرجع می شود . (Levin et al., 2001; Aldridge et al., 2005a)مسمومیتهای حاد و مزمن با ترکیبات ارگانوفسفره منجر به تغییرات طولانی مدت در عملکردهای نوروفیزیولوژیک، فرآیندهای شناختی مثل سرعت پردازش اطلاعات، توجه بینایی، توانایی در ادارک بینایی و اختلال در حافظه حل مساله می شود(Steenland et al., 1994; Farahat et al., 2003; Roldan- topia et al., 2005, 2006). انسانهایی که در صنعت و کشاورزی به مدت طولانی در معرض سطوح کم ارگانوفسفره قرار میگیرند حتی بدون بروز علائم سمیت کولینرژیک، دچار اختلالات طولانی مدت در حافظه، تمرکز، توجه و سرعت آنالیز اطلاعات میشوند(Gershon and Show, 1961; Metcalf and holmes, 1969; Rauhe et al., 2006). رابطه بین اثر بر حافظه و غلظت کورپیریفاس خطی نبوده و بیشترین تاثیر در غلظتهای پایین بروز کرده با افزایش غلظت به میزان بالاتر از آستانه تشخیص مهار استیلکولیناستراز ، این تاثیر حذف یا معکوس میگردد (Levin et al., 2002).
۲-۵) مکانیسم ایجاد صرع
فعالیت تشنجی صرع در اثر عدم تعادل بین فعالیتهای تحریکی و مهاری سیناپسی است (Madsen et al., 2010). صرع معمولا در نتیجه کاهش عوامل مهاری یا افزایش شدید تحریکپذیری بخشی از شبکه نورونی مغز رخ میدهد(Stafstrom, 2003, Pinto et al., 2005, Beck and Elger, 2008) صرع غالبا به دنبال افزایش تحریک گلوتاماترژیک یا کاهش مهار گاباارژیک ایجاد می شود (Obrenoritch et al., 1996). کاهش مهار گاباارژیک در نتیجه کاهش رهاسازی گابا از پایانه های عصبی، کاهش حساسیت رسپتورهای گابا و تغییر در شیب غلظت یونی بهعلت تجمع داخل سلولی یون کلر میباشد (Deyn et al., 1990). گابامهمترین نوروترانسمیتر مهاری در سیستم عصبی مرکزی است (Fritschy and Brunig , 2003). گابا در تکوین اولیه مغز شرکت می کند و تعیین کننده مهم عملکرد عصبی- رفتاری است. گابا از گلوتامات توسطL– گلوتامیکاسیددکربوکسیلاز سنتز می شود (Badaway et al., 2009). سطح گابا و فعالیتL– گلوتامیکاسیددکربوکسیلاز در بافتی که کانون صرع است و همچنین در مایع مغزی نخاعی بیماران صرعی کاهش یافته است (De Deyn et al., 1990). رسپتورهای گابا عبارتند از رسپتورهای یونوتروپیک گابا A و گابا C و رسپتورهای متابوتروپیک گابا B. رسپتورهای گابای A کانال دریچهدار لیگاندی هستند و هنگام باز شدن باعث ورود کلر به سلول و ایجاد پتانسیل سیناپسی مهاری میشوند (Cavazos and Lum, 2005). رسپتور گابا A به صورت پسسیناپسی روی دندریتهای غشای سوماتیک و بخش اولیه آکسون قرار دارد (Delorenzo et al., 2005). رسپتورهای گابا C کانال یونی دریچهدار لیگاندی هستند. فعال شدن کانال این رسپتورها نفوذپذیری به یون کلر را افزایش میدهد. تعدادی از آگونیستهای رسپتور گابا A مثل باکلوفن نمی توانند با رسپتور گابا C برهم کنش داشته باشند. این رسپتورها در شبکیه، نخاع، غده هیپوفیز و برجستگی فوقانی یافت میشوند .(Goodman et al., 2006) رسپتور گابا B از دو زیر واحد گابا B1 و گابا B2 تشکیل شده است (Gassman et al., 2004). رسپتورهای گابا B لینک شده بهG–پروتئینها هستند که با افزایش کنداکتانس پتاسیم و مهار ورود کلسیم نورونها را هایپرپلاریزه می کنند و اثر مهاری آهستهای دارند (Delorenzo et al., 2005). گلوتامات مهمترین نوروترانسمیتر تحریکی در سیستم عصبی مرکزی است (Cavazos and Lum, 2005). گلوتامات در ترمینالهای پیشسیناپسی از گلوتامین توسط گلوتامیناز فعال شده با فسفات، همچنین از ۲- اگزوگلوتارات توسط گلوتاماتدهیدروژنازو ۲- اگزوگلوتاراتآمینوترانسفراز سنتز می شود (Meldrum et al., 1999) رسپتورهای یونوتروپیک گلوتامات، کانالهای دریچهدار لیگاندی هستند و شامل انواع NMDA،AMPA و Kainate میباشند .رسپتورهای AMPAشامل ۷ زیر واحد میباشند و به کاتیونهای تک ظرفیتی سدیم و پتاسیم نفوذپذیرند و سبب ایجاد پتانسیلهای پس سیناپسی تحریکی سریع میشوند (Morimoto et al., 2004). رسپتورهای Kainate به کاتیونهای تک ظرفیتی نفوذپذیرند. رسپتورهای NMDA پتانسیلهای پسسیناپسی تحریکی آهسته و جریان یون کلسیم را میانجی می کنند و به سدیم و پتاسیم نیز نفوذپذیرند. این رسپتور از ۷زیر واحد تشکیل شده است (Morimoto et al., 2004 ., Kohr., 2006., Mallon et al., 2004) رسپتورهای متابوتروپیک با پیکهای داخل سلولی ارتباط دارند و دارای N-ترمینال بسیار بزرگ برای اتصال گلوتامات هستند (Kew and Kemp.,2005). کاهش دوپامین در هسته دم دار و افزایش نورآدرنالین در مغز میانی موشهای صحرائی دارای فعالیت صرعی دیده شده است (Hara et al., 1993). شواهدی مبنی بر تداخل عوامل ژنتیکی و محیطی در ایجاد صرع وجود دارد .(Berkovic et al., 2006) بسیاری از اختلالات ژنتیکی در ژنهای کد کننده کانالهای یونی، منجر به عدم تعادل بین انتقال عصبی مهاری و تحریکی ودر نهایت صرع میگردد. بیشتر سندرمهای صرعی مربوط به اختلال عملکرد کانالها هستند(Armijo et al., 2005, Shin and Mc Namara,1994).
۲-۶ (مدل کیندلینگ در مطالعه صرع
کیندلینگ مدلی از تشنجهای پیچیده است. کیندلینگ تحریکپذیری عصبی را افزایش داده، منجر به توسعه تشنج، آسیب نورونی و اختلالات رفتاری می شود و همچنین تا حدی شبیه به اختلالات دیده شده در صرع لوب گیجگاهی در انسان است. کیندلینگ همچنین یک مدل مناسب آزمایشگاهی برای مطالعه مکانیسمهای تغییرات مرتبط با صرع در نظر گرفته می شود McEachern and Shaw, 1999)). در این مدل تحریکات زیر آستانه ای پشت سر هم توسط جریان الکتریکی یا مواد شیمیایی ایجاد می شود که منجر به بروز تشنجات میگردد.(Luthman and Humpel., 1997) کیندلینگ نخستین بار توسط Goddard بهعنوان مدل آزمایشگاهی صرع که با پلاستیسیتی نورونی و افزایش فعالیت تشنجی ارتباط دارد معرفی شد (Da-Silva et al., 1998)، او در این نوع کیندلینگ (کیندلینگ الکتریکی )با قرار دادن الکترود در ساختار لیمبیک، تحریکات الکتریکی ایجاد میکرد. کیندلینگ شیمیایی توسط ترکیبات شیمیایی صرع زا پیلوکارپین، کاینیک اسید ، پیکروتوکسین و پنتیلنتترازول ایجاد می شود (KOhling, 2002). کیندلینگ ناشی از پنتیلین تترازول اولین بار توسط Mason و Cooper در سال ۱۹۷۲ شرح داده شد که با افزایش تشنجها بعد از تزیقات مکرر پنتیلینتترازول مشخص می شود .(Mason and cooper, 1972) پنتیلنتترازول آنتاگونیست غیر رقابتی گابا است و روی جایگاه پیکروتوکسین گیرنده گابا Aاثرکرده و مانع ورود کلر می شود. اثرات پنتیلنتترازول روی گیرنده گابا A وابسته به غلظت و غیر وابسته به ولتاژ است (Hung et al ., 2001) پنتیلینتترازول همچنین می تواند با تحریک گیرنده NMDA موجب تحریک سیستم عصبی مرکزی و ایجاد تشنج شود (Nevins and Arnolde 1989; Sayyah et al., 2002). افزایش فعالیت انتقال گلوتاماترژیک منجر به تولید رادیکال آزاد می شود که نقش مهمی در مرگ نورونها در نواحیCA1وCA2 هیپوکامپ موشهای کیندل شده با پنتیلینتترازول دارد و سبب اختلالات یادگیری می شود.(Gupta et al., 2003; Singh et al., 2003) تشنجهای صرعی با افزایش نفوذپذیری به مواد موجود در خون و باز شدن اتصالات محکم بین سلولهای اندوتلیال و عروق مغزی منجر به اختلال در سد خونی- مغزی میشوند، در نتیجه ماکرومولکولهایی مثل پروتئینها میتوانند از سد خونی-مغزی عبور کنند ((Arican et al., 2006.
۲-۷) ساختارهای مغزی و سیستمهای نوروترنسمیتری دخیل در حافظه
اثرگذارترین سیستم نوروترنسمیتری در یادگیری فضایی ، سیستم کولینرژیک است. بعداز آن گلوتامات، دوپامین، سروتونین، نوراپینفرین و گابا به ترتیب از اهمیت بیشتری برخوردارند (Wilson et al., 1995). مطالعات انجام شده روی انسان و حیوان نشان داده است که سیستم کولینرژیک و بهخصوص گیرندههای موسکارینی استیلکولین، در حافظه نقش دارند (Bymaster et al., 1993). مطالعات تصویری از فعالیت مغز ، افزایش فعالیت کولینرژیک و کاهش فعالیت آنتیکولینرژیک را در مناطق زیر قشری مغز مانند تالاموس نشان میدهد که مناطق هوشیاری و توجه می باشند .(Freo et al., 2002) هسته قاعدهای با سلولهای درشت(NBM) یکی از هستههای مغز جلویی است که ۹۰ درصد نورونهای این هسته کولینرژیک است.۸۰-۷۰ درصد اعصاب کولینژیک قشر مغز از NBM منشاء گرفتهاند (Houser et al., 1985; Eckenstein et al., 1988;Miranda et al., 2003)اکثر استیلکولینی که در قشر مغز یافت می شود، منشا خارج قشری دارد و قسمت عمده ای از آن توسط نورونهای کولینرژیک NBM به قشر آزاد می شود (Kensner et al., 1987). مسیرهای کولینرژیک NBM به آمیگدال و قشر و همچنین NBM به سپتوم و هیپوکامپ در ایجاد حافظه نقش مهمی را ایفاء می کند .(Brozhink and Vinogradova.,1988ارتباط عمده هیپوکامپ با قشر انتورینال است که هیپوکامپ را به سایر نواحی قشری متصل می کند .(Carew, 2000) همچنین هیپوکامپ با آمیگدال، هیپوتالاموس، عقدههای قاعدهای، سپتوم، اجسام پستانی و تالاموس ارتباط دارد .(Carew,2000;Bloom,2001) در تقسیم بندی جزئی هیپوکامپ به ۴ ناحیه CA1، CA2، CA3 و CA4 تقسیم می شود و CA1 و CA3 بزرگترین بخشهای آن هستند .(Carew,2000) مشخص شده که ناحیه CA3 هیپوکامپ نقش مهمی در یادگیری و حافظه فضایی دارد، به طوریکه مهار آورانهای تحریکی به CA3 سبب اختلال در این پدیده میگردد(Meilandt et al., 2004) . سیستم کولینرژیک در ناحیه CA1 هیپوکامپ و تاثیر آن بر روند حافظه و یادگیری از اهمیت ویژه برخوردار است (Paul et al., 1995). در هیپوکامپ۳ مسیر نورونی عمده وجود دارد :
-
- مسیر پرفورانت :فیبرهای ورودی از قشر انتوریال با سلولهای دانهدار در شکنج دندانه ای سیناپس برقرا می کند.
-
- مسیر فیبر خزه ای :آکسون سلولهای دانه دار با سلولهای هرمی در ناحیه CA3 سیناپس برقرار می کند.
-
- مسیر دستجات شافر :در این مسیر آکسون سلولهای هرمی در ناحیه CA3 با سلول های هرمی CA1 سیناپس برقرار می کنند . از ناحیه CA1 با قشر انتورینال ارتباط وجود دارد.
در حقیقت در هیپوکامپ مداری متشکل از ۳ سیناپس وجود دارد که شامل سیناپس بین آورانهای قشر انتورینال باسلولهای شکنج دندانهای، سیناپس بین آکسون سلولهای شکنج دندانهای با سلولهای هرمی ناحیه CA3 و سیناپس بین نورونهای هرمی CA3 با سلولهای هرمی CA1 میباشد، این ۳ مدار به طور وسیعی از طریق ثبت داخل سلولی و خارج سلولی مطالعه میشوند (Carew, 2000; Shephered, 1994). استیل کولین دارای دو گروه گیرندههای موسکارینی و نیکوتینی است. گیرندههای موسکارینی دارای ۵ زیر گروه میباشند (M1-M5). بین سیستم کولینرژیک و سایر سیستمهای نوروترنسمیتری در فرآیندهای حافظه واکنش متقابل وجود دارد (Dunnett et al., 1985; Bymaster et al., 1993) مطالعات پیشنهاد می کند که نقش استیلکولین مخصوص اعمال حافظه نیست اما به طورکلی در توجه و بعضی فرمهای پلاستیسیتی سیناپسی نقش دارد. اسکاپولامین، آنتاگونیست رسپتور M1 موسکارینی است که با مسدود کردن این رسپتور باعث نقص حافظه می شود. تمایل اسکاپولامین به باند شدن به رسپتورش در مغز رتها در حدود nM1 است. دوزهای بالای اسکاپولامین همچنین رسپتورهای نیکوتینی را بلوک می کند. اسکاپولامین به عنوان یک داروی آلکالوئیدی مرجع برای ایجاد فراموشی در انسان و حیوان استفاده می شود. وقتی اسکاپولامین با دوزهای بالاتر ازmg/kg 1/0استفاده می شود، باعث اختلال در حافظه و یادگیری می شود. اسکاپولامین علاوه بر تاثیر بر حافظه و یادگیری روی انواع مختلف رفتار، فعالیت حرکتی، اضطراب و توجه اثر می گذارد. اسکاپولامین در درجه اول روی پروسههای حسی و توجه اثر می گذارد. از آنجا که فراموشی ناشی از اسکاپولامین به دلیل مهار سیناپسهای کولینرژیک است، از این ماده به عنوان یک مدل آسیبهای شناختی که در پیری و زوال عقل مشاهده می شود استفاده میگردد. اسکاپولامین پروسههای درگیر در دریافت و تثبیت حافظه را تخریب می کند. (Vader stay et al., 2005) آگونیستهای گیرنده گابا از طریق آزادسازی استیلکولین به حافظه آسیب میرسانند، در حالیکه آنتاگونیستهای گابا، حافظه را تسهیل می کنند (Brioni et al., 1989) کنش متقابل سیستمهای کولینرژیک و سروتونرژیک نقش مهمی در یادگیری و حافظه دارد. سروتونین در اعمال فیزیولوژیک مختلف از جمله حافظه نقش دارد. گیرندههای سروتونین به ۴ دسته۵-HT1 ، ۵-HT2،۵-HT3 و ۵-HT4تقسیم بندی میشوند. تحریک گیرندههای ۵-HT در ناحیه CA1 در هیپوکامپ پشتی موشها به تشخیص فضایی آنها آسیب میرساند (Mann and Yates, 1983; Wilkinson and Dourish,1997) تحریک گیرندههای ۵-HT1Aبه حافظه آسیب وارد می کند (Stancompiano, 1999). عملکرد سروتونین در حافظه بستگی به این دارد که سروتونین برکدام رسپتور تاثیر داشته باشد (Skirzewski et al., 2010). دوپامین بهعنوان سوبسترای بالقوه در شکلپذیری سیناپس و مکانیسمهای حافظه معرفی شده است (Jay,2003). برای اولین بار Brozoski به اهمیت دوپامین و نوراپی نفرین در حافظه کاری پی برد. تزریق ۶- هیدروکسی دوپامین به سپتوم باعث کاهش دوپامین و در نتیجه آسیب به حافظه موشهای صحرائی در ماز شعاعی می شود (Simon et al., 1986). فعالیت دوپامینرژیک مرتبط با انگیزش است. محروم کردن موشهای صحرایی به مدت ۲۰ ساعت از غذا، منجر به افزایش دوپامین در هسته Accumbans می شود. رسپتورهای دوپامینی D1 نقش حیاتی در تاثیر دوپامین بر عملکرد پره فرونتال و حافظه کاری دارد (Lidow et al., 1991; Wilson et al., 1995) تحریک گیرندههای پیش سیناپسی دوپامین D2 باعث بهبود بازیابی حافظه می شود، درحالیکه غلظتهای بالای آن با تحریک گیرندههای پسسیناپسی دوپامینی D2 به بازیابی حافظه آسیب میزند (Kebabian et al., 1979). مهار رسپتور NMDA گلوتامات با آنتاگونیست غیر رقابتی MK- 801 و آنتاگونسیت رقابتی AP5 مانع از تشکیل LTP (تقویت طولانی مدت) در ناحیه CA1 و شکنج دندانه ای هیپوکامپ می شود (Errington, 1987). MK-801 یا دیزوسیلپین آنتاگونیست غیر رقابتی رسپتور NMDA میباشد. زمانی که کانالهای رسپتور NMDA باز هستند، اجازه می دهند یون های کلسیم وارد سلول شوند و در نتیجه نیتریک اکساید ساخته می شود. بنابراین، این رسپتورها در انتقال سیناپسی و پتانسیل طولانی مدت نقش دارند. این رسپتورها در حافظه و یادگیری نقش دارند و در هیپوکامپ پشتی هستند. MK-801 از ورود سدیم و کلسیم به داخل سلول و همین طور از خروج پتاسیم جلوگیری مینماید .MK-801 باعث اختلال یادگیری مهارت های بینایی-فضایی می شود. این مهارت ها برای پاسخ های فضایی به اشیا رنگی و مهارت های تشخیص بینایی مشکل نیاز هستند.MK-801 موجب تخریب حسی- حرکتی در موش ها می شود. این دارو سبب آسیب پایانه های آکسون، میکروگلیا، کورتکس رترواسپلنیال، پیریفرم کورتکس، کورتکس انتورینال، آمیگدال، تنیا تکتی و جیروس دندانه ای تمپورال می شود. تزریق دوطرفی MK-801 به تالاموس جلویی مغز موش سبب تشکیل پروتئین شوک حرارتی (HSP 70) در نورونهای پیرامیدال در لایه ۳ کورتکس رترواسپلنیال و آسیب نورونها میگردد. MK-801 به صورت حاد و مزمن اثرات مختلفی روی رسپتور دوپامین D1 و D2 دارد و سبب کاهش گلوتامات و دوپامین در کورتکس پرهفرونتال میگردد. دوزهای پایین MK-801 سبب تحریک حرکتی در موش می شود در حالیکه دوزهای بالاتر آن باعث آتاکسی، رفتارهای کلیشه ای و کاتاپسی (جمود عضلات ) می شود (lapin and Roqaski, 1995). نیتریک اکسید(NO) نیز در حافظه نقش دارد. نیتریک اکسید در فرایند یادگیری فضایی نقش دارد .(Rezayof et al., 2006) در آزمایشی که Bohme با بهره گرفتن از ماز شعاعی هشت بازویی انجام داد، مشاهده کرد که استفاده سیستمیک از مهارگر NOS قادر به بلوک کردن LTP هیپوکامپ است و باعث کاهش یادگیری فضایی می شود .مسیر های نورآدرنرژیک نقش مهمی در تنظیم حافظه و یادگیری دارند (Sirvio et al., 1999). تزریق سیستمیک پروپرانولول با غلظت ۱۰ mg/kg از طریق آنتاگونیستی بر گیرنده بتانورآدرنرژیک سبب آسیب حافظه در ماز شعاعی می شود (Przybyslawski, 1999). هیستامین حافظه را کاهش میدهد (Eidi et al., 2003) ممکن است در فرایند تثبیت حافظه، سیستم هیستامینرژیکبا سیستم کولینرژیک ارتباط متقابل داشته باشد، زیرا دیده شده که تحریک گیرندههای موسکارینی، رهاسازی هیستامین در مغز موش را کاهش میدهد (Gulat – Murray et al., 1989).
۲-۸(تاثیر صرع بر یادگیری و حافظه
بیماران صرعی اغلب نواقصی را در حافظه و یادگیری از خود نشان می دهند (Cavazos and sutula, 1990) تاثیر برخی ترکیبات درکاهش اختلال یادگیری ناشی از کیندلینگ به اثر آنتیاکسیدانی و حذف رادیکالهای آزادنسبت داده شده است(Rauca et al., 1999;Singh et al., 2003) در حیوان بالغ صرعهای شدید باعث آسیبهای نورونی در ناحیه CA1 و CA3 و جیروس دندانی هیپوکامپ میشوند که سبب جوانه زدن آکسون سلولهای گرانولی در نواحی Supra granular، Fascia dentate، Stratum infropiramidal از ناحیه CA3 شده و در نهایت منجر به نقص طولانیمدت در یادگیری، حافظه و رفتار می شود (Liu et a., 1999). در نتیجه فعالیت با الگوی صرعی و کیندلینگ LTP و LTD تشدید می شود (Leung and Wu, 2003; Abegg et al., 2004). تغییر در تعادل LTP ممکن است بر شکل گیری حافظه تاثیر داشته باشد، بنابراین حیوانات کیندل شده در عملکردهایی که به حافظه فضایی احتیاج دارند، توان کمتری در مقایسه با نمونههای کنترل دارند .(Grecksch, 1991; Robinson et al., 1993) در انسان مبتلا به صرع و در مدلهای صرعی حیوانی، کاهش خارهای دندریتی در نورونهای پیرامیدال هیپوکامپ و سلولهای گرانوله جیروس دندانهای دیده شده که این کاهش خارهای دندریتی می تواند یک مکانیسم منطقی برای توضیح آسیب یادگیری و حافظه در بیماران مبتلا به صرع باشد. احتمالا مکانیسمهای اکسیتوکسیک فعال شده به وسیله گلوتامات در تغییرات خارهای دندریتی القا شده به وسیله حملههای صرعی درگیر است (Wong, 2005) همچنین با توجه به نقش اساسی و شناخته شده استیلکولین در انواع حافظه و یادگیری، تغییر در رهایش استیلکولین هیپوکامپ در طی روند کیندلینگ می تواند در نقص حافظه و یادگیری در حیوانات کیندل شده با پنتیلن تترازول دخیل باشد (Ben-Ari et al., 1981).
۲-۹( هدف
در این مطالعه اثر دریافت غلظت پایین کورپیریفاس در دوره نوزادی بر نقص شناختی ناشی از کیندلینگ شیمیایی با بهره گرفتن از آزمون ماز شعایی میباشد. همچنین تاثیر پیشتیمار اسکاپولامین و MK-801 برای تعیین میزان وابستگی عملکرد شناختی به سیستمهای کولینرژیک و گلوتاماترژیک مورد بررسی قرار میگیرد.
فصل سوم
۳- مواد و روشها
۳-۱) مواد مورد استفاده:
کورپیریفاس
DMSO
پنتیلن تترازول
سالین
اسکاپولامین
MK-801
پروپرانولول
الکل
