Mozak je u bioelektričnom smislu vrlo prometno i bučno mjesto: deseci milijardi neurona organiziranih u vrlo složenu, međusobno povezanu mrežu neprekidno okidaju električne impulse i šalju ih susjednim neuronima, svake stotinke sekunde šireći milijune električnih signala utabanim neuronskim putovima kroz mozak.

U epileptičkom napadaju, međutim, gubi se organizirana moždana kontrola nad količinom i smjerovima širenja električne aktivnosti neurona; impulsi izbijaju masovno, nesvrsishodno i dezorganizirano, šireći se brzo i nekontrolirano kao lavina na cijeli mozak, blokirajući motoričke centre, uzrokujući gubitak svijesti, a ukoliko napadaj traje duže od 15-20 minuta, hiperaktivirani  mozak ostaje bez dovoljno energije i kisika, što može ostaviti trajna oštećenja na neuronima s ireverzibilnim neurološkim posljedicama po bolesnika.

Antiepileptici, kirurška resekcija i moždani implantati

Farmakološki, epilepsija se liječi antiepilepticima (AED, antiepileptic drugs), lijekovima kojima je zadatak, pojednostavljeno rečeno, metabolički izmijeniti koncentraciju moždanih kemijskih „glasnika“ - neurotransmitera - s ciljem da se povisi prag podražljivosti neurona na nekontrolirano izbijanje električnih impulsa. Antiepileptici, međutim, mogu imati ozbiljne neželjene nuspojave, a otprilike tri od deset bolesnika ne reagiraju adekvatno na antiepileptik, pa ni na kombinaciju više njih.

Kod bolesnika koji su rezistentni na AED, a imaju uporne i snažne epilepsije, posezalo se za neurokirurškim zahvatima, primjerice resekcijom (odstranjenjem) dijela mozga koji je izvorište epileptičkog napadaja, a zadnjih se godina pojavila i nešto manje „agresivna“ opcija: neurokirurška ugradnja RNS (responzivnog neuro-stimulatora), odnosno moždanog elektroimplantata, kojega je američka FDA odobrila za kliničku uporabu 2013. godine.

RNS su mikroelektrode kirurški ugrađene izravno u mozak, gdje kontroliranim strujnim mikro-udarima zaustavljaju epileptičke napadaje čim započnu s izbijanjima, načelno vrlo nalik kardiološkim implantiranim pacemakerima koji kontroliranom elektrostimulacijom mogu normalizirati srčani ritam ukoliko detektiraju nastanak aritmije. Postavljanje takvih elektroda zahtijeva invazivan neurokirurški zahvat, ali pacijentima koji zbog nekontrolirane epilepsije imaju visok rizik za nastanak trajnih moždanih oštećenja, to može biti prihvatljiv kompromis.

Što je OEIP i kako radi?

Prema novoj studiji, objavljenoj prije par dana u Science Advances, tim britanskih i francuskih stručnjaka je na Sveučilištu u Cambridgeu unaprijedio princip moždanog implantata još za korak dalje: inovativni elektroničko-kemijski implantat u mozgu djeluje različito od elektrostimulacijskog: elektronički sklop u implantatu prepoznaje nadolazeći epileptički napadaj te promptno i ciljano oslobađa neurotransmiter koji potom smiruje neurone i sprečava nekontrolirano masovno širenje impulsa na cijeli mozak.

Za razliku od antiepileptika koji se u tijelu prvo mora metabolizirati i distribuirati kako bi u moždanim stanicama pokušao djelovati na razinu neurotransmitera, organo-elektronska ionska mikropumpa u implantatu (organic electronic ion pump, OEIP) bez potrebe za metaboličkom „obradom“ kemikalije  oslobađa izravno u mozak već gotov, kemijski čist neurotransmiter, isti kakvoga moždani neuroni prirodno koriste za uzajamnu komunikaciju (u ovom istraživanju je korištena GABA, gama-aminomaslačna kiselina). S mjesta na kojem je OEIP-implantat ugrađen u mozak, neurotransmiter se spaciotemporalno (vremenski i prostorno precizno) „šalje“ do željene epileptičke regije mozga.

Kako neurotransmiter zna „kuda poći“? Odgovor je ingeniozno jednostavan: korištenjem biofizikalnog principa elektroforeze.  Promjena električnog potencijala stanične membrane privlači ionizirane molekule neurotransmitera prema mjestu najveće voltaže - a u slučaju epileptičkog napadaja najveći elektropotencijal imaju upravo neuroni u epileptičkom žarištu, do kojih će suprotno nabijeni neurotransmiterski ioni najbrže doći i na koje će najprije djelovati. Što je snažnije epileptičko električno izbijanje, to je elektroforetska razlika potencijala veća, pa se neurotransmiter „privuče“ brže i u većoj količini. Dakle, jačina epileptičkog napadaja sama sebi određuje dozu lijeka.

U čemu je potencijalna prednost ovog pristupa?

OEIP je za sada testiran samo na miševima, ali prvi rezultati izgledaju obećavajuće. Istraživači su otkrili da su potrebne vrlo male doze neurotransmitera za sprečavanje napadaja kod miševa, a kako uređaj koristi prirodne neurotransmitere, mozak ih brzo apsorbira i optimalno iskorištava. Upravo ta kombinacija niskog doziranja, brzog unosa i fiziološkog djelovanja daje izuzetnu prednost nad električnim stimulacijskim implantatima mozga i farmakološkim pripravcima.

Osim toga, prednost u odnosu na antiepileptičku farmakoterapiju je u korištenju čistog, prirodnog neurotransmitera i to točno na mjestu gdje i treba djelovati. A za razliku od elektroimplantata koji epileptičku dezorganiziranu lavinu strujnih impulsa pokušava „nadglasati“ vlastitim strujnim udarom, OEIP  ispušta neurotransmiter ciljano, izravno u neurone koji su izvor epileptičkog napadaja, bez potrebe za nefiziološkim „udarom“ na cijeli mozak.

"Prednost ciljane kemijske dostave je u tome što je učinak na stanice prirodan i neagresivan", rekao je dr. Christopher Proctor, jedan od autora istraživanja. "Neurotransmiteri koji se koriste u ovoj studiji imaju fiziološke, dobro poznate učinke na stanice; neuroni ih prirodno koriste za međusobnu komunikaciju. Dakle, korištenjem prirodnih neurotransmitera možemo s neuronima komunicirati na njihovom materinjem jeziku."

Istraživači ipak naglašavaju da primjena u liječenju ljudi neće biti implementirana u skorije vrijeme. Predstoji još nekoliko opsežnih faza pretkliničkih istraživanja, provjeravanja i usavršavanja ovog teorijski vrlo interesantnog i inovativnog sustava prije nego (i ako!) ga se jednoga dana iskuša u realnim, stvarnim kliničkim situacijama.
 

^{Dr. Igor „Doc“ Berecki, rođen 1961., pedijatar je na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.}