IL-1β在幼时复杂性热惊厥诱发成年颞叶癫痫发生的机制及其与CB1R的相关研究

Epileptogenesis is defined as the process of developing epilepsy-a disorder characterized by recurrent seizures following an initial insult. Currently available pharmacological treatments of epilepsy are actually only seizure suppressing, or ‘anti-epileptic’; none are disease-modifying, or ‘anti-epileptogenic’. So it is urgent to elucidate its pathogenesis. The early stage of development is considered as the key stage. Critical events occurred during this stage would play a very important role in epileptogenesis. In the preliminary experiment, we found that only the rats that experienced prolonged but not simple FS displayed enhanced seizure susceptibility later in adulthood, meanwhile the expression of IL-1β upregulated. The enhancement of adult seizure susceptibility was blocked by interleukin-1 receptor antagonist (IL1Ra), which suggested that infantile complex FS may lead to epileptogenesis in adult and IL-1β may plays an important role during this epileptogenic process. However, its detailed mechanism is quite unclear. This project will investigate the effect of IL-1β on adult epileptogenesis after infantile complex FS and its association with endocannabinoid system by using the IL-1 receptor 1 knock-out mice, in vitro electrophysiology and RNA interference. Moreover, the effect of IL-1Ra on the epileptogenesis after infantile FS will also be evaluated. This project will give more evidence to elucidate the pathogenesis and supply new target to prevent the epileptogenesis.

目前颞叶癫痫的发病机制尚不清楚，外科手术及药物治疗都有其局限性。因此，迫切需要进一步探讨颞叶癫痫的发病机制并寻找有效的药物靶点和防治策略。申请人及课题组预实验初步发现幼鼠经历复杂性热惊厥能够诱导成年鼠癫痫易感性增强，复杂性热惊厥发生后IL-1β呈现一过性增加，而且如果早期给予IL-1受体拮抗剂（IL-1Ra）可以逆转复杂性热惊厥后成年动物癫痫易感性的增加，这些初步结果均提示幼年复杂性热惊厥可能是成年癫痫发生的重要原因之一，IL-1β在其中可能发挥了重要作用。本课题拟利用IL-1受体1基因敲除小鼠、结合离体脑片电生理及RNA干扰等分子生物学手段，明确IL-1β对幼年复杂性热惊厥引起的成年癫痫发生的作用，并阐明其作用机制与内源性大麻素信号系统的相关性，同时评价IL-1Ra的治疗作用。本研究将为阐明幼年复杂性热惊厥后颞叶癫痫发病机制提供更多实验依据，并为其提供潜在有效的治疗药物靶点。

小儿热惊厥是婴幼儿时期常见的惊厥发作。复杂性热惊厥（发作时间>15 min或24小时内多次反复发作，Prolonged/complex FS, FSs）会大大增加海马损伤、认知障碍及成年癫痫发作的风险。回顾性研究表明相当一部分颞叶癫痫病人具有FS病史（约30-50%）；并且具有FS病史的颞叶癫痫患者会伴随更加严重的中央颞叶硬化。以上研究提示FS与癫痫发生密切相关，此外，动物实验研究表明，约有35%的FS动物成年后出现自发性癫痫发作，提示FS可能增加了成年罹患癫痫的风险，那么FS如何引起成年后癫痫发生？明确相关机制将对治疗和预防FS后的癫痫发生具有重要意义。炎症因子作为一种神经调质在癫痫异常神经环路的形成和不断巩固中的作用目前日益受到关注。白介素1β（Interleukin-1β，IL-1β）作为重要的炎症因子在癫痫发生早期激活并参与调节神经元兴奋性和突触可塑性。最近研究发现，IL-1β的表达水平在FS后出现一过性增加，提示IL-1β可能参与FS后的癫痫发生，但其作用机制尚不清楚。因此，本课题采用不同发作程度的FS模型，探讨其对成年癫痫易感性的影响，并对IL-1β如何参与热惊厥后癫痫易感性改变进行研究。.我们将出生8-10天的SD大鼠放入环境温度为44±2℃的烘箱中，诱导简单热惊厥发作和复杂热惊厥发作，并记录发作期特征性脑电（EEG）。我们发现实验动物只有经历FSs后其海马内IL-1β的表达水平出现一过性增加，并且其成年癫痫易感性增加。动物经历FSs后12小时内给予IL1Ra可剂量依赖性的逆转其成年癫痫易感性的改变。同时，幼年动物单独给予IL-1β可增强其成年癫痫易感性，而IL1R1敲除动物无论经历FSs或者给予IL-1β处理，其成年后癫痫易感性均无变化。此外，内源性大麻素Ⅰ型受体（CB1R）在复杂性热惊厥或IL-1β处理后3天开始表达增加，并持续到成年。CB1R的表达上调可以被IL1Ra所逆转。CB1R拮抗剂、小RNA干扰CB1R或者抑制内源性大麻素合成均可逆转FSs引起的成年癫痫易感性增加。我们进一步发现具有FS病史的颞叶癫痫患者其病灶区CB1R表达高于无热惊厥病史的颞叶癫痫患者。这些结果表明，一过性增加的IL-1β通过上调内源性大麻素系统参与FSs引起的成年癫痫易感性增加。我们还发现IL1Ra具有治疗时间窗，提示及早控制炎症是预防FS后癫痫发生的关键。