Kalifornien Seelöwen an ein Toxin in Algen ausgesetzt entwickeln eine Form von Epilepsie das ist ähnlich wie eine in den Menschen, die nach einer neuen Studie von der Stanford University School of Medicine Forscher geführt.
Jedes Jahr werden Hunderte von Seelöwen waschen entlang der kalifornischen Küste , leiden Anfälle durch die Einwirkung von Domoinsäure , ein Neurotoxin, das Gedächtnisverlust, Zittern, Krämpfe und Tod erzeugen kann, verursacht . Domoinsäure durch Algenblüten , die entlang der Küste wuchernden wurden in den letzten Jahren , der sich in den Sardellen und andere kleine Fische, die Seelöwen ernähren produziert , sagte Paul Buckmaster , PhD , DVM, Professor für Vergleichende Medizin an der Stanford .
Buckmaster und seine Kollegen untersuchten die Gehirne von betroffenen Seelöwen und fanden sie hatte ein Muster von Schäden im Hippocampus - Speicher Zentrum des Gehirns - ähnlich wie die bei Menschen mit Temporallappenepilepsie .
"Wir fanden es gab einen Verlust von Nervenzellen in bestimmten Mustern , die eng aufeinander abgestimmt , was im Menschen zu finden ", sagte er . "Und es gibt synaptische Reorganisation - eine Neuverkabelung der überlebenden Neuronen Das passt auch, was bei Menschen mit Temporallappenepilepsie gefunden. . "
Er sagte weitere Studien in den Tieren konnte bei der Entwicklung besserer Behandlungsmöglichkeiten für sie als auch für ihre menschlichen Gegen helfen .
Buckmaster ist Hauptautor der Studie, die im Journal of Neurology veröffentlicht Vergleichende werden Online 19. März .
Temporallappen-Epilepsie ist eine der häufigsten Formen von Epilepsie bei Menschen und ist nicht heilbar . Es beginnt in der Regel mit einer Beschlagnahme durch eine Beleidigung des Gehirns verursacht , wie zum Beispiel Kopftrauma, Hoch Fieber oder Sauerstoffmangel . Monate oder Jahre später , schreitet sie in Epilepsie, mit periodischen Anfällen, die mit anti- konvulsive Medikation oder , in einigen Fällen , Chirurgie behandelt werden können .
Es ist eine dokumentierte Fall eines Patienten, der gefunden wurde, Temporallappen-Epilepsie entwickelt nach Einwirkung Domoinsäuren haben . Der 84 - jährige Kanadier war einer der mehr 250 Menschen, die im Jahr 1987 nach dem Verzehr von Muscheln aus Prince Edward Island , die gefunden wurden , um mit Domoinsäure kontaminiert werden krank wurde . Der Mann, der Übelkeit gelitten , Erbrechen, Koma und Krämpfe, zunächst erholt, aber ein Jahr später mit Temporallappen-Epilepsie diagnostiziert ; er etwa zwei Jahre später starb der Lungenentzündung . Drei weitere Kanadier starb in der Muschel Vorfall als Folge der Domoinsäure Vergiftung.
In Seelöwen, wurde die erste Verbindung zwischen Domoinsäure und Epilepsie in 1998, als rund 400 Tiere angeschwemmt im kalifornischen Monterey Bay am Memorial Day Wochenende etabliert. Einige starben , andere wurden in den Wirren der Anfälle, Weben ihren Köpfen , ruderte zu und kratzte sich in einer seltsamen Art und Weise. Über 100 der Tiere wurden von der Marine Mammal Center Sausalito, wo Experten waren ratlos zu bizarren Verhalten der Tiere erklären gerettet , sagte Frances Gulland , PhD , DVM, leitender Wissenschaftler am Zentrum und Co-Autor der aktuellen Studie .
Sie kontaktierte Christopher Scholin , PhD, jetzt Präsident des Monterey Bay Aquarium Research Institute , der die Bucht Gewässer hatten die höchsten Domoinsäure jemals aufgenommen entdeckt , sagte sie. Blut- und Urinproben von den Seelöwen bestätigten sie Domoinsäure Vergiftung hatte . Die Forscher dokumentierten ihre Erkenntnisse in einem 2000 Naturpapier .
Seitdem die Gulland ein paar hundert Seelöwen mit Epilepsie wurden jedes Jahr von der Säugetier -Center gerettet , und etwa die Hälfte auf die Behandlung reagieren mit Antikrampftherapie. Aber einige leiden unter Anfällen, die stundenlang fortsetzen kann , weit reichende Hirnschäden . Diese Tiere haben keine Hoffnung für die Wiederherstellung und müssen eingeschläfert werden .
In diesen Fällen wenden Säugetier Zentrum Beamten Buckmaster , einem Tierarzt , der ein Experte in der Epilepsie bei Tieren ist . In den vergangenen vier Jahren hat er auf Studien der epileptischen Seelöwen gearbeitet , die Untersuchung von Proben ihrer Hirngewebe besser verstehen, was liegt unter der Krankheit.
In der aktuellen Studie , er und seine Kollegen abgerufen Gewebeproben aus dem Hippocampus , die sie in dünne Scheiben schneiden und dann gefärbt , so dass die Nervenzellen konnte unter einem Mikroskop betrachtet werden. Sie sammelten Gewebe von 14 Seelöwen mit Epilepsie und verglichen sie mit ähnlichen Proben aus neun ohne Epilepsie, die an anderen Ursachen gestorben, wie Krebs, Infektion oder Haifischbisswunden.
Die Tiere mit Epilepsie hatte etwa 50 Prozent der Neuronen im Hippocampus, ähnlich dem, was bei Personen mit Temporallappenepilepsien gesehen hat , wobei das Buckmaster . Die Forscher beobachteten eine andere auffallende Ähnlichkeit : In den meisten Fällen die Hippocampus nur auf einer Seite des Gehirns bei den Seelöwen zeigte keine Anzeichen von Schäden .
"Das war wirklich überraschend ", sagt Buckmaster . "Das ist , was Sie finden in Menschen - . 80 Prozent der Zeit der Schaden ist nur auf einer Seite "
Bei Ratten und Mäusen, die die Modelle typischerweise bei Epilepsie Studien verwendet werden, wird Schädigung im Hippocampus von beiden Seiten des Gehirns zu sehen , wobei er.
Die Ergebnisse sind neugierig , wie Seelöwen Ingest über ihren Körper das Gift , sagte er. "Warum sollte es Schaden nur auf einer Seite ? "
Er vermutet, daß sie an die Größe und Struktur des Gehirns in Verbindung stehen könnten . Wie das menschliche Gehirn ist die Seelöwen Gehirn deutlich größer als ein Gehirn von Nagetieren - 700 mal größer als eine Maus Gehirn und 180-mal größer als ein Rattenhirn - und enthält viele weitere Neuronen. Jedoch ist die durchschnittliche Anzahl der Synapsen - ist pro Neuron in etwa gleich bei Nagern und Menschen - Verbindungen zwischen Nervenzellen. Ohne mehr Synapsen für jedes Neuron , die Wahrscheinlichkeit zwei beliebigen Neuronen in der Großhirnmuss das angeschlossene niedriger als in dem kleinen Gehirn sein , vermutete Buckmaster . Also das relative Mangel an Interkonnektivität in der Human- und Seelöwen Gehirn könnte sein, warum Schäden bleibt auf einen bestimmten Bereich lokalisiert , sagte er. (Die Anzahl der Synapsen nicht in Seelöwen gemessen worden , obwohl es scheint vernünftig zu spekulieren, dass sie ein ähnliches Verhältnis von Synapsen pro Neuron haben , sagte er. )
Die Forscher auch aufgefallen, die ein Muster von Neuverkabelung in den Gehirnen der epileptischen Seelöwen , die ähnlich wie bei Menschen mit Temporallappenepilepsie ist . Unter den Neuronen, die den Angriff von Domoinsäure überlebt , einige der Axone - Nervenfasern , die elektrische Impulse tragen von der Neuron - erweitert in eine Region des Hippocampus , wo sie normalerweise nicht wachsen. Das schafft eine Art positive Rückkopplungsschleife in dem die Zellen sind spannend selbst, die mehr Anfallsaktivität beitragen könnten , sagte Buckmaster .
"Wir sehen dies bei Menschen mit Temporallappen-Epilepsie ", sagte er . "Es ist eine der wichtigsten neuropathologischen Merkmale der Krankheit . "
Aufgrund dieser Ähnlichkeiten , sagte er die Seelöwen könnte als gute Modelle für die Entwicklung neuer Behandlungen für die Krankheit zu dienen. Patienten werden typischerweise mit Tages-, antikonvulsive Medikamenten behandelt , oder in einigen Fällen mit der Operation in dem Ärzte einen Teil des Hippocampus zu entfernen - ein invasives Verfahren , das oft verursacht eine gewisse Gedächtnisverlust.
Das ultimative Ziel , sagte er, ist es, eine Therapie, die frühzeitig eingesetzt werden könnten , um Hirnschäden vorzubeugen und zu verhindern weitere Anfälle zu entwickeln.
" Was wir brauchen, ist eine interventionelle Behandlung - sowohl bei Menschen und Seelöwen ", sagte er . "Sie sollten die Behandlung zu geben direkt nach der Hirnverletzung, und das würde sie von der Entwicklung Epilepsie zu verhindern. Das ist der Traum, aber wir sind noch nicht da. "
Gulland sagte der Forschung ist ein wertvoller Beitrag zu dem Gebiet . "Für uns ist die Arbeit Dr. Buckmaster getan hat wirklich wichtig, weil es zeigt, die Seelöwen sind wirklich epileptischen ", sagte sie . " Wir dachten , wenn sie nur eine kleine Menge des Giftes war , sie zurückzugewinnen und in Ordnung sein könnte . Aber wenn die Beschlagnahme hat für längere Zeit weg , werden sie dauerhaft betroffen. Es ist sehr belastend für die Tiere und um die Menschen, die mit ihnen arbeiten zu sehen, sie kommen zurück , die Beschlagnahme nach der Beschlagnahme. "
Buckmaster plant nun neue Untersuchungen zu den Seelöwen auf dem gesamten Gehirn, ganz rechts nach dem Tod der Tiere , so die " schöne erhalten Anatomie " Verschiedener Strukturen sichtbar ist.
"Wir werden in der Lage, Bereiche des Hirnschäden haben wir noch nie gesehen ", sagte er. "Basierend auf den Hippocampus führt , gibt es eine gute Chance, es wird ähnlich wie Menschen zu sein. "
Er hat auch ein Stipendium , um die Auswirkungen der Exposition in utero mit Domoinsäure studieren. Einige der Seelöwen in der Studie waren jüngeren Tieren gedacht, um vor der Geburt ausgesetzt werden, da Domoinsäure kann im Fruchtwasser zu einer Zeit, wenn das Nervensystem entwickelt sich zu konzentrieren , sagte Buckmaster . Das Säugetier Zentrum hat drei Jungtiere von der Mutter , die Domoinsäure in der Schwangerschaft ausgesetzt waren , von denen zwei später entwickelt Epilepsie im Leben behandelt. Man geht davon aus , dass die Menschen könnten anfällig für Schäden durch in utero Toxins als auch sein, sagte er .
Inzwischen ist das Problem der Meeressäuger Exposition gegen Domoinsäure wird wahrscheinlich nicht in absehbarer Zeit verschwinden. Die schädliche Algenblüten , die vermutlich von Mikronährstoffen in der landwirtschaftlichen Abfluss enthaltenen hergestellt werden , haben in der Frequenz entlang der kalifornischen Küste zugenommen und werden länger , manchmal für Monate in einer Zeit, sagte Gulland .
Und während Seelöwen kann die sichtbarsten Opfer , es ist angenommen, dass andere Meeressäuger wie Wale und Delfine sind durch das Toxin beeinflusst und können Anfälle haben und ertrinken im offenen Meer , wenn das Ausmaß des Problems ist nicht bekannt , sagte Gulland . William van Bonn , DVM, der früher an der Marine Mammal Center und nun am Shedd Aquarium in Chicago, war leitende Autor des Papiers.