NKCC1介导的新生大鼠缺氧缺血性脑损伤致惊厥的机制研究

Neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy is a major cause of neonatal seizures, and can lead to epilepsy, mental retardation, cerebral palsy and other serious sequelae. Hypoxic-ischemic insult induces hippocampal pyramidal cell apoptosis but concurrently promotes neurogenesis in dentate gyrus, resulting in ectopic migration of granule cells. However, the intrinsic machanism is still unknown. It is also unknown whether the proliferation of newborn dentate gyrus granule cells are able to restore the function of CA1 pyramidal neurons. Sodium-potassium-chloride cotransporter (NKCC1), which is the key molecule regulating nervous excitement, showed distinct expression pattern and function in the neonatal brain and mature brain. Recent studies have shown that NKCC1 inhibitor partially recovered the dentate gyrus granul cells(DGC) ectopia and decreased the epilepsy susceptibility on neonatal rats with febrile seizures, suggesting a key role of NKCC1 in DGC ectopic migration. Our previous results showed that in hypoxia-induced convulsions neonatal brain, DGC presents active neurogenesis and membrane ion channels prohibited, suggesting hypoxia drive neurogenesis and ion channel is involoved in seizure. In the present proposal, we will investigate DGC proliferation, migration and ectopic pattern in hypoxic-ischemic brain injury rats and determine the expression and function of NKCC1 in in DGC and also on CA1 pyramidal neurons. Elucidating the signal pathways regulating hypoxic-ischemic brain injury may lead to the identification of new pharmacological targets for prevention and treatment of hypoxic-ischemic brain injury.

围产期缺氧缺血导致的新生儿惊厥可引起癫痫、脑瘫等严重后遗症甚至威胁患儿生命，但发病原因复杂，机制不明。脑缺氧缺血能刺激成年动物齿状回(DG)神经前体细胞增殖并向损伤区域迁移,修复脑损伤。钠-钾-氯离子共转运体（NKCC1）是调节神经兴奋关键分子，最新研究证实早期热性惊厥可导致颗粒细胞滞留，提高成年期癫痫易感性，这种作用能被NKCC1抑制剂逆转。我们前期研究发现缺氧惊厥新生大鼠颗粒细胞（DGC）出现活跃的神经发生，膜离子通道功能抑制导致惊厥发作。新生儿缺氧缺血损伤后是否通过NKCC1介导的DGC滞留抑或远端迁移、异位增生，形成新惊厥病灶，影响成年癫痫易感性？本项目将追踪新生大鼠缺氧缺血损伤惊厥发生后，DGC的增生、迁移异位规律，并同时检测锥体细胞及DGC的NKCC1表达及功能，深入探讨缺氧缺血性脑损伤致惊厥的机制，为认识和完善围产期缺氧缺血导致的新生儿惊厥的发病机制提供依据。

缺氧缺血性脑损伤是新生儿高死亡率和高病死率的主要原因之一。根据前期的工作基础，我们对NKCC1参与未成熟大脑缺氧缺血损伤的发病机制提出了假说，即阻止缺氧缺血性脑损伤所致的DGC异常滞留/异位迁移的发生，是防治惊厥性后遗症的关键；而其DGC异常的重要调节机制是NKCC1介导的GABAA功能。缺氧缺血损伤大脑的颗粒细胞迁移及功能恢复是新生儿惊厥以至癫痫防治重要的新靶点。.我们的实验结果表明缺氧缺血后，大鼠海马钠-钾-氯离子共转运体1(NKCC1)表达显著升高。先前的研究表明NKCC1参与到神经发生的各个阶段，异常的海马神经发生促进癫痫的发生发展。我们探究NKCC1在缺氧缺血大鼠癫痫易感性增加中的作用及其分子机制。结果发现缺氧缺血后，新生大鼠海马区NKCC1表达显著性升高；Bumetanide降低缺氧缺血性新生大鼠海马齿状回异常神经发生、降低缺氧缺血性新生大鼠癫痫样脑电活动、恢复缺氧缺血性新生大鼠的认知功能、降低缺氧缺血性新生大鼠海马JNK/DCX的磷酸化水平。.我们的研究结果表明bumetanide通过降低JNK和DCX的磷酸化水平抑制海马齿状回新生神经元的异位迁移；这种异位神经元的减少可能是降低缺氧缺血性大鼠的癫痫易感性以及逆转大鼠的认知功能的潜在机制之一。通过靶向抑制神经元的异位迁移可能为降低缺氧缺血性新生儿癫痫易感性的提供有效的治疗策略。.牡荆素（Vitexin）为存在于植物中的一种黄酮类物质，具有解痉、抗肿瘤、抗炎、降血压等广泛的药理活性作用。缺氧缺血能够导致脑水肿，血脑屏障的破坏，炎症的发生以及中性粒细胞的浸润。我们的前期实验表明vitexin能够降低缺氧缺血引起的脑水肿，保护血脑屏障。我们的结果发现缺氧缺血后及时给与vitexin，其可能通过下调NKCC1的表达保护血脑屏障的完整性，减少中性粒细胞的浸润，减轻炎症反应，进而降低癫痫的易感性。.研究意义在于通过对牡荆素在神经系统的整体影响及基因水平、分子机制的逐步阐明，为治疗新生儿缺血缺氧性脑病提供了新的治疗靶点，相较于传统抗癫痫药物，牡荆素作为神经系统药物应用的前景将更清晰。