Специализированное научно-практическое издания для ветеринарных врачей и студентов ветеринарных ВУЗов.

Автор: Думанская А. Р., ветеринарный врач-невролог. Ветеринарная клиника доктора Сотникова, г. Санкт-Петербург, 2020.

Вступление

Лиссэнцефалия – врожденная мальформация (аномалия развития) головного мозга, в результате которой мозг приобретает гладкий внешний вид за счет уменьшенного количества или полного отсутствия извилин и борозд, утолщения коры головного мозга (за счет серого вещества) и потери нормального микроскопического ламинарного паттерна нейронов (нейроны не образуют нормальных слоев, расположены беспорядочно, что обусловлено незаконченной миграцией нейронов)^4,10,15,18.
Одной из отличительных особенностей мозга млекопитающих является ламинарное расположение нейронов (пластинками) в коре головного мозга, которое необходимо для правильного функционирования ЦНС. Кора головного мозга взрослой особи состоит из 6 слоев нейронов. Эта замысловатая ламинарная конструкция достигается за счет высокоупорядоченной миграции нейронов⁹. Факт того, что нейроны мигрируют, был известен давно, однако точный профиль их передвижений и молекулярные механизмы, участвующие в этом процессе, до недавнего времени не были хорошо описаны¹. За последние несколько лет эти молекулы были открыты одна за другой благодаря анализу мутантных мышей, нокаутных генов мышей и наследственных заболеваний человека.

Миграции нейронов и лежащие в основе этого процесса клеточные и молекулярные механизмы
Как уже упоминалось ранее, кора головного мозга высших позвоночных организована в 6 слоев или пластинок. Эти слои образованы наизнанку. Первые клетки, вышедшие из вентрикулярной зоны (ВЗ – временный эмбриональный слой ткани, содержащий нервные стволовые клетки, располагается на внутренней поверхности боковых желудочков головного мозга) и образующие будущую кору, делятся на два специализированных типа клеток: наружный слой (молекулярный/краевая зона), состоящий в основном из нейронов Кахаля – Ретциуса, и внутренний слой, состоящий из подкорковых нейронов. Когда эта двухслойная пластинка сформирована, последующие клетки начинают мигрировать из ВЗ по волокнам радиальной глии и размещаются между ранее обозначенными двумя слоями (рис. 1). Первые мигрировавшие клетки в конечном итоге будут находиться в самом глубоком, 6-м, слое. Позже рожденные клетки будут мигрировать, проходя мимо уже существующих, и останавливаться в более поверхностных слоях, образуя слои нейронов с 5-го по 1-й1,9,11.

Рис. 1. Развитие неокортекса. (А) Схематичный вид зародышевого мозга грызуна. (B–D) Иллюстрация разных стадий развития неокортекса. Процесс формирования коры головного мозга начинается с миграции первой партии постмитотических нейронов в направлении мягкой мозговой оболочки и образования предварительной коры (preplate; PP) над вентрикулярной зоной (VZ). Последующие мигрирующие нейроны разделяют PP на верхний слой, или краевую зону (marginal zone; MZ), содержащую нейроны Кахаля – Ретциуса, нижний, или подкорковый, слой (SP) и образуют кортикальную (или корковую) пластинку CP7.

Мигрирующие в корковую пластинку клетки должны остановиться в определенном, предназначенном для них месте. Этот факт имеет существенное значение для нормального функционирования коры головного мозга. Понимание механизмов, регулирующих процесс распознавания клетками необходимого для их остановки времени, пришло после анализа нескольких мутаций у мышей. Так, характеристика мышей-мутантов reeler (от английского глагола to reel – кружиться, вертеться, идти нетвердой походкой; именно такая закрученная, неровная походка была отмечена у мышей с генетически обусловленным недостатком рилина) впервые внесла ясность в процесс ламинарной (послойной) организации коры головного мозга. Мыши-мутанты reeler были первыми животными, у которых были выявлены постнатальные дефекты поведения. Впоследствии нейропатология процессов, приводящих к этому расстройству, была тщательно изучена. У этих мышей порядок слоев коры головного мозга имел перевернутую последовательность. Другими словами, первые клетки будущей коры головного мозга мигрируют из ВЗ и в конечном итоге останавливаются в поверхностной кортикальной пластинке, а последующие мигрирующие клетки останавливаются под ними, в более глубоких слоях (в норме – в более поверхностных). Этот паттерн является противоположным нормальному паттерну формирования слоев головного мозга (наизнанку). Позже был найден ген, дефект в котором был ассоциирован с этими нарушениями. Выяснилось, что данный ген кодирует белок внеклеточного матрикса, названный рилином. Рилин синтезируется клетками Кахаля – Ретциуса и обнаруживается в межклеточном пространстве в молекулярном слое (слой 1). Эти данные дают основания предполагать, что рилин необходим для нормального позиционирования клеток (изнутри наружу) в процессе миграции из ВЗ. Рилин был первым обнаруженным компонентом сигнального пути, направляющим клетки в правильную локацию в коре головного мозга^11,12.
Позже произошел большой прогресс в выявлении других компонентов сигнального пути белка рилина. Одним из них является белок DAB1, кодируемый одноименным геном. DAB1, или Disabled-1, является внутриклеточным адаптерным белком в протеинкиназном сигнальном пути. Мыши, лишенные гена DAB1, демонстрируют поведенческие и анатомические нарушения, не отличимые от таковых у мышей-мутантов reeler¹⁹. Мыши с мутацией в гене DAB1, но с нормальным геном RELN (ген, кодирующий белок рилин) получили названия yotari и scrambler^17,20. Поскольку DAB1 является цитоплазматическим белком, огромный интерес представляла идентификация рецепторов на поверхности клетки, которые передают внеклеточные сигналы рилина внутриклеточному белку DAB1. Наиболее подробно описанными рецепторами рилина являются аполипопротеин Е рецептор 2 (ApoER2) и рецептор липопротеинов очень низкой плотности (very low density lipoprotein receptor; VLDLR). Мыши, лишенные обоих видов рецепторов, демонстрировали неврологический и нейроанатомический фенотип, не отличимый от фенотипа мышей, лишенных рилина или DAB1¹⁹. Это лишь малая часть компонентов, участвующих в миграции нейронов.
В гуманной медицине лиссэнцефалия обусловлена наличием мутаций в одном или нескольких генах, отвечающих за процесс миграции нейронов^3,14,18.
В ветеринарной медицине лиссэнцефалия – редко встречающаяся патология. В литературе описано небольшое количество случаев лиссэнцефалии как изолированной самостоятельной патологии (лиссэнцефалия без сопутствующих структурных патологий головного мозга) у собак, и среди этих случаев чаще всего встречаются представители породы лхасский апсо^6,15,21. В связи с этим предполагается, что лиссэнцефалия у собак также может быть результатом генетических нарушений. Однако случаи лиссэнцефалии описаны и у представителей других пород, включая такие породы как австралийский келпи, пекинес, метис пекинеса. Помимо собак, данная патология была зафиксирована у кошек⁸, лам¹³ и телят¹⁶.

Описанные клинические признаки у собак включали судороги, нарушение поведения, эпизодическую депрессию, агрессию, зрительный дефицит и трудности в обучении^2,4,10.

Клинический случай

24 мая 2019 года в Ветеринарную клинику доктора Сотникова обратились владельцы кобеля годовалой китайской хохлатой собаки по кличке Лаки с жалобами на частые эпилептические приступы (каждые 4 часа), агрессию и возможную слепоту у питомца. На видеозаписях, предоставленных владельцами, были зафиксированы генерализованные тонико-клонические припадки с автономными признаками и генерализованные эпилептические припадки, сопровождающиеся орофациальными признаками. До момента обращения в клинику владельцы наблюдали за собакой в течение 2 недель, что не позволяло сделать выводы о времени появления симптомов у данного пациента. Жалоб на общее состояние собаки у владельцев не было. Рацион кормления животного состоял из коммерческих кормов.
При осмотре было установлено: температура 38,3 °С, видимые слизистые оболочки – розовые, скорость наполнения капилляров – 1,5 сек., тургор кожи не изменен, брюшная стенка мягкая, безболезненная. Аускультация сердца и легких не выявила патологических изменений.
Неврологический осмотр выявил нарушение уровня сознания и ментального статуса (оглушение и дезориентация соответственно), бесцельное передвижение по кабинету, отсутствие реакции на угрожающий жест билатерально, проприорецептивный дефицит, более выраженный с правой стороны. Иного неврологического дефицита, а также болезненности обнаружено не было. На приеме был зафиксирован парциальный эпилептический припадок, сопровождавшийся преимущественно орофациальными признаками. Данные осмотра соответствовали диффузному/многоочаговому поражению переднего мозга.
Предполагаемые дифференциальные диагнозы включали метаболические расстройства, менингоэнцефаломиелит, напряженную гидроцефалию, болезни накопления, аномалии развития головного мозга (порэнцефалия/анэнцефалия/нарушение миграции нейронов).
Пациенту были назначены исследования крови: клинический и биохимический анализы, измерение уровня глюкозы в крови, а также тонометрия.
Клинический и биохимический анализы крови, тонометрия и экспресс-тест для определения уровня глюкозы в крови не выявили отклонений от нормальных значений. Пациенту была назначена симптоматическая терапия фенобарбиталом в дозе 2,5 мг/кг дважды в сутки, и животное было направлено на МРТ головного мозга с внутривенным контрастированием.
МР-томография была проведена на томографе «Филипс Ачива 1,5Т» (Philips Achieva 1,5T) с внутривенным введением контрастного препарата «Омнискан» (гадодиамид – 0,5 ммоль/мл). Для индукции наркоза использовался препарат «Пропофол Каби», для поддержания наркоза – изофлуран.

Результаты обследования

По результатам МРТ было установлено уменьшение количества и глубины борозд головного мозга, вплоть до полного их отсутствия (наличие борозд было зафиксировано только в лобных долях), отсутствие лучистого венца, утолщение серого вещества головного мозга по отношению к белому, асимметрия боковых желудочков (D>S), а также дивертикул квадригеминальной цистерны (рис. 2, 3). Остальные структуры – таламус, мозжечок, ствол мозга – выглядели нормально, накопления контраста тканями головного мозга отмечено не было.

На основании проведенных исследований собаке был поставлен диагноз «лиссэнцефалия с сопутствующим дивертикулом квадригеминальной цистерны» (рис. 4).

Рис. 2. Т2-взвешенное изображение на уровне среднего мозга, демонстрирующее уменьшение количества извилин и борозд, утолщение слоя серого вещества головного мозга (двусторонняя стрелка) и асимметрию боковых желудочков (звездочка).

Рис. 3. Т2-взвешенные изображения на уровне лобных (А) и височных (Б, В) долей. Хорошо выраженные борозды в лобных долях (А) и практически отсутствующие в височных.

Рис. 4. Срединный сагиттальный срез (STIR). Дивертикул квадригеминальной цистерны (стрелка).

Лечение

Лечения данной патологии, являющейся следствием нарушения развития головного мозга, а именно нарушения миграции нейронов в период эмбриогенеза, не предусмотрено. Таким пациентам показана симптоматическая терапия антиконвульсантами.
Терапия фенобарбиталом в дозе 2,5 мг/кг не привела к должному контролю над приступами. Максимальный срок бессудорожного периода достигал 5 дней, однако владельцы питомца не были уверены в том, что во время их отсутствия дома у собаки не случались припадки. В связи с этим доза фенобарбитала неоднократно повышалась и в конечном итоге составила 11 мг/кг, концентрация фенобарбитала в сыворотке крови при этом была равна 65 мкг/мл, однако контроль над приступами по-прежнему не был достигнут. Было принято решение о снижении дозы фенобарбитала и введении дополнительного противосудорожного препарата – калия бромида в дозе 40 мг/кг дважды в день.
Помимо вышеупомянутых противосудорожных препаратов, принимавшихся пациентом на постоянной основе, несколько раз за период наблюдения применялась терапия в условиях ОРИТ: диазепам (1 мг/кг), пропофол (0,5 мг/кг/мин в течение 4-6 часов), однако и после этого контроль над судорогами не был достигнут.
По причине нарастающей агрессии пациента назначались трициклические антидепрессанты (амитриптилин в дозе 2 мг/кг дважды в сутки), тем не менее положительной динамики со стороны поведения животного в течение 2 месяцев отмечено не было.
Через 7 месяцев после постановки диагноза владельцы приняли решение об эвтаназии питомца в связи с высоким уровнем агрессии и плохим качеством жизни у собаки (отсутствие контроля над приступами). Были проведены некропсия и гистологическое исследование головного мозга. Гистологически было установлено наличие двух едва различимых слоев коры головного мозга (в норме их должно быть 6; рис. 6), мозжечок и другие структуры головного мозга имели нормальное гистологическое строение.

Рис. 5. Гистология коры головного мозга здорового кота (a) и кота, страдающего лиссэнцефалией (b)8.

Рис. 6. Гистология коры головного мозга Лаки. Дифференциация слоев коры затруднена (фото Ганкиной Ю. В.).

Рис. 7. Макроскопическая картина головного мозга Лаки (фото Ганкиной Ю. В.).

Обзор литературы

В гуманной медицине лиссэнцефалия, предположительно, является результатом остановки миграции нейронов примерно на 3–4-м месяце гестации.
В ветеринарной медицине описано несколько клинических случаев лиссэнцефалии у собак, среди них 5 представителей породы лхасский апсо, один пекинес, один метис пекинеса и одна собака породы австралийский келпи^{4,6,10,15,18,21}. У всех животных были схожие клинические признаки заболевания – судороги, зрительный дефицит, агрессия, сложности в обучении. Однако ни у одной из собак не была зафиксирована рефрактерная эпилепсия (эпилепсия, не поддающаяся должному контролю). Возраст пациентов при обращении в клиники варьировался от 1 года до 7 лет.
Интракраниальный субарахноидальный дивертикул квадригеминальной цистерны был обнаружен у двух собак. Одному пациенту была проведена хирургическая фенестрация кисты квадригеминальной цистерны, что позволило снизить частоту приступов у этого пациента (полное отсутствие приступов в течение 1,5 лет). Однако выборка пациентов крайне мала и не позволяет сделать выводы о том, что фенестрация кисты квадригеминальной цистерны однозначно приведет к снижению частоты и тяжести эпилептических припадков.
Вентрикуломегалия была зарегистрирована у одной из собак породы лхасский апсо, а также у австралийского келпи.

Заключение

Лиссэнцефалия – это редко встречающаяся врожденная патология. Однако, несмотря на то, что большинство врожденных патологий манифестируют уже в молодом возрасте, лиссэнцефалию следует также подозревать у взрослых животных с симптомами диффузного поражения переднего мозга.

Литература:

Berry M., Rogers A. W. The migration of neuroblasts in the developing cerebral cortex. Journal of Anatomy, 99(Pt 4): 691–709, 1965.
De Lahunta A., Glass E. Development of the nervous system: malformations. Veterinary neuroanatomy and clinical neurology. 3rd edn. Saunders Elsevier, St Louis, 2009
Dobyns, W. B., Reiner, O., Carrozzo, R. and Ledbetter, D. H. Lissencephaly. A human brain malformation associated with deletion of the LIS1 gene located at chromosome 17p13. JAMA 270: 2838–2842, 1993.
Fraser A. R., le Chevoir M. A., Long S. N. Lissencephaly in an adult Australian Kelpie. Australian Veterinary Journal, 94(4): 107–11, 2016.
Fry A. E., Cushion T. D. and Pilz D. T. The genetics of lissencephaly. American Journal of Medical Genetics Part C: Seminars in Medical Genetics, 166(2): 198–210, 2014.
Greene C. E., Vandevelde M., Braund K. Lissencephaly in two Lhasa Apso dogs. JAVMA, 169(4): 405–10, 1976.
Golden J. A. Cell migration and cerebral cortical development. Neuropathology and Applied Neurobiology, 27(1): 22–28, 2001.
Herrmann A., Hecht W., Herden C. Lissencephaly and microencephaly combined with hypoplasia of corpus callosum and cerebellum in a domestic cat. Tierarztliche Praxis. Ausgabe K, Kleintiere/heimtiere 39(2): 116–20, 2011.
Honda T., Tabata H. & Nakajima K. Cellular and molecular mechanisms of neuronal migration in neocortical development. Seminars in Cell & Developmental Biology, 14(3), 169–174, 2003.
Lee K., Lim C., Kang B. et al. Clinical and MRI ﬁndings of lissencephaly in a mixed breed dog. Journal of Veterinary Medical Science, 73(10), 1385–1388, 2011.
Lee J. Malformations of cortical development: genetic mechanisms and diagnostic approach. Korean Journal of Pediatrics, 60(1): 1–9, 2017.
Moon H. M. and Wynshaw-Boris A. Cytoskeleton in action: lissencephaly, a neuronal migration disorder. Wiley Interdisciplinary Reviews: Developmental Biology, 2(2): 229–245, 2012.
Perez V., Suárez-Vega A., Fuertes M., Benavides J., et al. Hereditary lissencephaly and cerebellar hypoplasia in Churra lambs. BMC Veterinary Research, 9(1): 156, 2013.
Ravinesh A. Kumar et al. TUBA1A mutations cause wide spectrum lissencephaly (smooth brain) and suggest that multiple neuronal migration pathways converge on alpha tubulins. Human Molecular Genetics, 19(14): 2817–2827, 2010.
Saito M., Sharp N. J. H., et al. Magnetic resonance imaging features of lissencephaly in 2 Lhasa Apsos. Veterinary Radiology Ultrasound, 43(4): 331–337, 2002.
Bianca Lemos dos Santos, Maria Cecília Florisbal Damé, Ana Carolina Barreto Coelho, Plínio Aguiar Oliveira, et al. Lissencephaly-pachygyria and cerebellar hypoplasia in a calf. Ciência Rural, 46(9): 1622–1628, 2016.
Sheldon M., Rice D. S., et al. Scrambler and yotari disrupt the disabled gene and produce a reeler-like phenotype in mice. Nature, 389: 730–733, 1997.
Shimbo G., Tagawa M., Oohashi E., Yanagawa M., Miyahara K. Lissencephaly in a Pekingese. Journal of Veterinary Medical Science, 79(10): 1694–1697, 2017.
Trommsdorff M., Gotthardt M., et al. Reeler/disabled-like disruption of neuronal migration in knockout mice lacking the VLDL receptor and ApoE receptor 2 // Cell, 97(6): 689–701, 1999.
Yoneshima H., Nagata E., et al. A novel neurological mutant mouse, yotari, which exhibits reeler-like phenotype but expresses CR-50 antigen/reelin. Neuroscience Research, 29(3): 217–223, 1997.
Zaki F. A. Lissencephaly in Lhasa Apso dog. JAVMA, 169(11): 1165, 1168, 1976.