调控谷氨酰胺合成酶对癫痫形成过程的影响

..Epilepsy, affecting about 1% of the population, is a serious public health problem to human. The therapy of epilepsy is restricted because that the pathological mechanism of epileptogenetic is unclear by this day. A large number of studies demonstrate that glutamate plays marked roles in the generation and maintenance of seizures. Glutamine synthetase (GS) holds a key position in glutamate homeostasis and controls the rate of glutamate-glutamine cycling. Recent studies suggest that seizures often accompanied by changed GS function, but weather there is the similar change of GS in the propression of epilepsy is unknown..The previous results of our group indicate that the appropriate intervention of GS founction in epilepsy process can prevent epilepsy from seizure. The datas strongly suggest that GS may be a potential antiepileptic target. To further validate the role and mechanism of GS in the progression of epilepsy, further studies are designed to clarify the expression and activity of GS in amygdaloid kindling, pentylenetetrazol kindling and pilocarpine kindling using immunohistochemistry, western blot, and enzyme activity assay. Gene technology interference, electrophysiological and molecular biology , biochemistry and other techniques will be used to explore the role and mechanism of changed GS function and evaluate the significance of GS regulation in epilepsy development. Our findings will provide experimental evidence for the participation of GS in epileptogenesis and for the prevention of epileptogenesis by targeting GS.

癫痫作为神经系统第二大疾病，严重危害人类健康。由于病理机制不清楚，使其防治受到制约。大量实验证明，癫痫的发生与胞外谷氨酸浓度升高密切相关，而谷氨酰胺合成酶(GS)作为谷氨酸代谢的关键酶，近年来被越来越多的研究者所关注。研究表明，癫痫发作常伴随GS功能的变化，但是缺乏调控GS功能反过来对癫痫形成影响的研究。本课题组的初步研究表明，适当调控癫痫形成过程GS的功能可以防治癫痫的大发作形成，这强烈提示GS作为抗癫痫形成靶点的可能性。为了进一步验证调控GS在癫痫形成过程中的作用，本课题拟在多个经典癫痫模型上，利用基因干扰、电生理以及分子生物学、生物化学等技术手段，阐明癫痫形成过程中GS表达、活性的变化规律；解释GS功能变化在癫痫形成中的意义；进一步评价调控GS功能对癫痫形成的影响。为GS作为癫痫治疗的新靶点，开发特异性癫痫防治药物提供实验依据。

文献报道，癫痫形成后谷氨酸代谢的关键酶-谷氨酰胺合成酶（GS）功能减退，并且是癫痫发作的关键因素，但是癫痫形成中GS是否发生变化不清楚。本课题组用不同的癫痫模型，观察了癫痫形成过程中GS功能变化，并进一步阐明其变化意义。我们的研究发现，癫痫形成过程中脑内特定区域GS表达和活性出现一过性增强。为研究其功能变化的意义，分别用药物干预（氨基亚枫蛋氨酸，MSO，5、10、20mg/2ul）和基因干扰的手段（microRNA, 0.5、1、1.5、2.5 × 1000000TU/2ul）在不同时间点，不同程度的抑制GS功能。课题组发现在GS功能增加前适度抑制GS功能（MSO 10mg/2ul; microRNA 1.5×1000000TU/2ul），能够显著抑制癫痫形成，而过度抑制GS功能（MSO 20mg/2ul; microRNA 2.5× 1000000TU/2ul）会促进癫痫进程，加剧癫痫的严重程度。课题组进一步对GS功能增强促进癫痫的可能原因进行了初步研究，发现突触前谷氨酸的合成酶- Glutaminase和GABA合成酶- GAD都出现明显增强，但Glutaminase增加更显著，这种变化有可能导致谷氨酸和GABA的功能失衡，可能是GS功能增强促进癫痫的原因。本课题研究结果提示，癫痫形成过程中GS一过性功能增强与癫痫形成密切相关，是癫痫局灶性发作进展到大发作的关键环节；脑内GS功能有一个正常范围，GS功能水平过高或者过低都有可能促进癫痫形成，增加癫痫严重程度；脑内谷氨酸、GABA失平衡可能参与了GS的病理功能变化；GS是抑制癫痫进程的可能药物靶点。