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背景与目的:癫痫(epilepsy)是脑部神经元反复突发异常放电,导致短暂大脑功能障碍的一种常见神经系统慢性疾病。在目前全世界6500万癫痫患者中,约30%的癫痫患者对现有的抗癫痫药物治疗效果不佳,最终发展成为药物难治性癫痫。颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy, TLE)是癫痫的一种常见类型,其对于现有抗癫痫药物治疗常出现耐药,为典型的药物难治性癫痫。因此,深入研究TLE的发生发展机制有望为难治性癫痫的诊治提供新的思路及方法。 TLE形成过程中存在着异常兴奋性神经环路的建立,而异常兴奋性神经环路又能够促进癫痫的发生发展。异常兴奋性神经环路主要由参与环路组成的神经元及其突触连接组成,离子型谷氨酸受体所介导的兴奋性突触传递活动在异常神经环路形成过程中扮演着重要的角色。因此,在难治性癫痫异常兴奋的神经环路中,关于调控其突触兴奋性传递的分子机制研究则非常重要。 Endophilin A1主要表达在中枢神经系统中,可以调节神经元兴奋性的传递,这提示endophilin A1可能参与了癫痫的发生发展。然而目前为止,endophilin A1在癫痫中的作用仍不明确。因此,本研究首先探讨了endophilin A1在TLE患者及戊四氮(pentylenetetrazole, PTZ)慢性点燃癫痫小鼠模型中的表达,然后探讨了endophilin A1在癫痫中的主要作用,最后重点探讨了endophilin A1在癫痫中的作用机制。 方法:本研究以TLE患者颞叶皮质致痫灶脑组织标本和小鼠PTZ慢性点燃癫痫模型颞叶皮质及海马组织为研究对象,首先利用免疫印迹法(western blot),免疫组织化学染色,免疫荧光双标染色研究脑组织中endophilin A1的表达及定位;其次,通过重组慢病毒低表达endophilin A1以研究其在癫痫中的作用;最后,通过重组慢病毒转染, western blot,免疫共沉淀,免疫荧光染色,全细胞膜片钳等技术探讨了endophilin A1在癫痫中的作用机制。 结果:首先,本研究发现endophilin A1在TLE患者的颞叶皮质及癫痫小鼠的海马及颞叶皮质中主要表达于神经元胞浆及胞膜,并且其表达量显著升高。Endophilin A1在癫痫与非癫痫组中表达水平的差异提示其可能参与了癫痫的发生发展。 其次,通过重组慢病毒立体定位注射成功降低endophilin A1在小鼠海马中的表达后,发现小鼠首次癫痫发作潜伏期的延长,以及癫痫活动频率和持续时间的减少,提示低表达endophilin A1可以降低癫痫易感性,endophilin A1在癫痫发生发展过程中起促进作用。 最后,本研究使用全细胞膜片钳记录海马CA3区锥体神经元电生理活动,发现了海马区endophilin A1的低表达会导致动作电位(action potentials, AP)频率的减少,微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic currents, mEPSCs)波幅的降低,以及AMPA依赖性的诱发性兴奋性突触后电流(evoked excitatory postsynaptic currents, eEPSCs)波幅的降低。说明endophilin A1很可能通过AMPA受体调控癫痫中的兴奋性传递。并且,western blot测定发现TLE患者颞叶皮质中AMPAR GluR2的细胞膜表达升高,而在小鼠海马区低表达endophilin A1可以特异性的降低AMPAR GluR2的细胞膜表达。免疫共沉淀结果也提示了组织中endophilin A1与AMPAR GluR2存在可能的相互作用。并且,当使用CX546上调AMPAR GluR2之后,低表达endophilin A1不再降低小鼠的癫痫易感性。以上结果表明endophilin A1很可能通过调节AMPAR GluR2的突触后膜表达水平来调节突触兴奋性传递及神经元兴奋性,进而参与癫痫的发生发展。 结论:本研究发现特异性表达于中枢神经系统神经元的endophilin A1在癫痫个体的脑组织中表达增加,且在癫痫的发生发展中起促进作用。其通过调节AMPAR GluR2的突触后膜表达水平来调节突触兴奋性传递,改变神经元兴奋性,进而参与癫痫的发生发展。这些研究结果为癫痫发生机制的研究提供了新思路,并为后续研究奠定了基础。