HMGB1/TLR4/NF-κB通路对癫痫脑mdr1耐药基因表达的影响

脑内多药耐药基因1（mdr1）编码的P-糖蛋白（P-gp）过表达是耐药性癫痫发生的主要原因之一，但mdr1基因表达的具体调控机制尚不明确。最新研究发现癫痫脑内可产生大量高迁移率族蛋白B1(HMGB1)，与Toll样受体4(TLR4)结合，引起免疫炎症反应，诱发和加重癫痫发作。既往非癫痫领域研究证实HMGB1可直接作为转录因子启动炎症相关基因表达；亦可与TLR4结合激活NF-κB信号通路。我们前期研究发现癫痫脑内P-gp过表达与NF-κB活化有关，抑制NF-κB活性可下调P-gp表达。因此我们提出假说：癫痫发作导致脑组织产生大量HMGB1，直接或通过TLR4/NF-κB信号通路间接启动mdr1基因表达，上调P-gp。本研究利用癫痫发作模型，在离体和在体水平，探索此信号通路对癫痫脑mdr1基因表达的影响及确切调控靶点，揭示癫痫耐药发生的分子免疫学机制，从而为治疗耐药性癫痫提供理论依据。

既往研究已证实脑内多药耐药基因1（mdr1）编码的P-糖蛋白（P-gp）过表达是耐药性癫痫发生的重要原因之一，但其具体调控机制目前尚不明确。本研究探索了高迁移率族蛋白B1/ Toll样受体4/核因子-kappa B (HMGB1/TLR4/NF-B)信号通路对癫痫发作、脑组织损伤、P-gp表达的影响。. 在体研究：（1）HMGB1可增加癫痫鼠发作易感性，加重海马组织损伤，促进海马组织P-gp过表达；HMGB1活性拮抗剂BoxA可抑制海马P-gp过表达；（2）与癫痫组比较，HMGB1干预组大鼠脑HMGB1、TLR4、 IKKβ、p-65、p-p-65、P-gp等蛋白表达均增高；而BoxA干预组大鼠脑仅HMGB1、TLR4 、p-p-65、P-gp等蛋白表达下降；（3）与野生型小鼠比较，TLR4基因敲除型小鼠脑p-p-65、P-gp等蛋白表达下降。. 离体研究：（1）谷氨酸（模拟癫痫发作环境）作用于脑微血管内皮细胞（BMECs）后，P-gp表达上调，经HMGB1预处理后，谷氨酸上调BMECs细胞P-gp表达更显著；（2）转染HMGB1-siRNA的BMECs细胞HMGB1蛋白表达较对照组减少；（3）BoxA预处理或转染HMGB1-siRNA均可以明显减少谷氨酸诱导BMECs细胞P-gp蛋白的表达；（4）经外源性HMGB1预处理后，谷氨酸诱导BMECs细胞TLR4表达增加，采用 LPS-RS特异性抑制TLR4活性后，HMGB1上调谷氨酸诱导BMECs细胞P-gp表达作用减弱；（5）HMGB1和谷氨酸联合作用于BMECs细胞， NF-κB活化水平显著高于HMGB1或谷氨酸单独作用组，且采用AS602868或SN50抑制NF-κB 活化后，HMGB1上调谷氨酸诱导BMECs细胞P-gp表达作用明显减弱。. 本项目还进一步探讨了HMGB1通过其另一受体——晚期糖基化终产物受体（RAGE）对癫痫脑P-gp的调控作用，以及NF-B所激活的低氧诱导因子-1α（HIF-1α）对癫痫后的脑损伤的影响。 以上研究结果证实，HMGB1可直接或通过激活TLR4/NF-κB信号通路或者RAGE/NF-κB信号通路促进癫痫脑内P-gp高表达，NF-κB可直接或者通过激活HIF-1α发挥脑损伤作用。本研究为临床进一步探寻逆转癫痫耐药和降低癫痫发作所致脑损伤的途径提供了新的手段。