持续钠电流的癫痫药物抗性及锚蛋白-G对其调节的机制

癫痫药物抗性的形成可能与抗癫痫药物的作用靶点结构或功能改变相关。电压门控钠离子通道是抗癫痫药物靶点之一，可介导短暂钠电流和持续钠电流，前者构成动作电位，后者可影响神经元兴奋性，导致癫痫放电产生。锚蛋白-G参与该通道的负性调节，抑制持续钠电流。本课题组的前期研究显示颞叶内侧癫痫大鼠模型海马电压门控钠离子通道亚单位NaV1.6表达增高，所介导的持续钠电流增强，而NaV1.1无变化，所介导的短暂钠电流相对稳定； 锚蛋白-G表达同步增高。本项目将观察不同作用机制的抗癫痫药物对大鼠海马各区神经元持续钠电流电生理指标的影响，了解持续钠电流是否具有抗癫痫药物的抗性；通过下调锚蛋白-G的表达，检测其对NaV1.6和NaV1.1的表达及持续钠电流的电生理特性的影响，以及探讨该蛋白对电流的调节在癫痫的药物抗性形成机制中的作用。本项目将为癫痫药物抗性的机制研究以及逆转药物抗性的治疗手段研发提供理论和实验基础。

电压门控钠离子通道作为常用抗癫痫药物的作用靶点，参与癫痫药物抗性形成。本研究通过细胞电生理学实验检测电压门控钠离子通道的特殊开放模式产生的持续钠电流的电生理学特点，了解其在药物抗性中的作用；通过siRNA技术下调海马神经元锚蛋白Ankyrin-G的表达，检测持续钠电流相关的电压门控钠离子通道α亚单位的表达情况，了解Ankyrin-G对钠电流的调控机制。结果显示急性分离的幼鼠海马神经元可以记录到电压依赖性钠激活电流，最大激活电位的中位值V1/2是-36.5±2.0mV；钳制电压下获得电压依赖性钠失活电流，钳制电压后给予条件脉冲，再给予指令电压再次激活钠电流，失活后再次激活时最大激活的电压中位值是-33.9±2.5mV，电压依赖性钠通道的失活后恢复电流时间常数τ是7.9±0.6。Carbamazepine 并不导致持续钠电流的激活电压明显地向去极化方向迁移，不同药物浓度干预后激活电压中位值分别是-34.9mV、-34.6mV、-35.2mV和-35.1mV。把神经元膜电位钳制在-60~-20mV电压的范围内，钠通道在尚未完全失活的状态下再次激活，产生持续的内向钠电流；而持续钠电流的增加，可以强化突触的去极化，进而导致海马神经元爆发性自发放电的增加，可能是癫痫产生的细胞学机制，也是神经元对Carbamazepine产生耐受的原因之一。HT22细胞株可检测到mRNA和蛋白水平的Ankyrin-G、Nav1.1和Nav1.6表达，可用于本研究；以SiRNA-ANK-3干扰HT22细胞的ANK-3表达，比较序列1、2及1+2的干扰效率，序列2可有效下调Ankyrin-G的表达；干扰ANK-3表达后，可检测HT22神经元中Nav1.6表达降低，而且轴突起始区域的浓集消失。电压门控钠离子通道通过锚蛋白与细胞骨架蛋白中的肌动蛋白/Spectin蛋白形成超分子复合物。电压门控钠离子通道不同的亚单位在神经系统的不同区域、不同神经元、不同的生理或病理状态，表达和分布均有所不同。与持续钠电流相关的电压门控钠离子通道Nav1.6在HT22神经元的表达，受到ANK-3-siRNA下调基因的直接影响，而Nav1.1不受其影响，仍可维持细胞的正常短暂钠电流，因此细胞能维持正常的动作电位的产生，而电稳定性降低，易于被激活反复产生异常放电。