雌激素及其核受体亚型ERα和ERβ在癫痫调控中的作用及机制研究

Estradiol plays an important role in female patients with epilepsy. However, the real effect of estradiol is conflict. The common concept is that estradiol may have proconvulsant effects while new evidence show that it may also have anticonvulsant action. The different estrogen receptor subtypes (ERα，ERβ) have been suggested to mediate this distinct biologic activity on epilepsy. Our onging study have demonstrated that phenol red, an estrogen receptor stimulator, dose related U-shape modulated epileptiform activity in cultured hippocampus neurons. Therefore, we hypothesis that estrogen may have dual effects on the epilepsy induction due to its different pharmacological effect on its receptor subtypes. Since GABA receptor and NKCC1/KCC2 are related to seizure induction and modulated by estrogen, we propose that estrogen may affect GABAreceptor function to modulate the epileptogenesis. Therefore, we will use patch clamp, behavioral test and immunohistochemisty to reveal that: 1) estradiol may have dose related U-shape modulatory effect on the induction of epilepsy, 2) estradiol may work through different estrogen receptor subtypes to carry out this U-shape modulate effect, and 3) GABA receptor and NKCC1/KCC2 are two cellular effectors to mediate estrogen modulation of seizure induction. The expected results from this study will provide strong evidence on the role of estrogen and its receptor subtypes in seizure induction, which will give new insight for anticonvulsant development.

女性生理周期中雌激素浓度的变化对癫痫发作的影响充满争议。传统观点认为雌激素具有促进癫痫的作用，但最新研究表明雌激素也具有抑癫痫作用。雌激素亚受体（ERα和ERβ）在海马区的表达量有不同且不同亚受体对雌激素的活性具有差异。我们近期研究发现，具有雌激素样活性的酚红对培养海马神经元的癫痫样放电具有剂量相关性的双向调节作用。由此，我们推测不同雌激素浓度差异性的调控癫痫发作且是通过不同雌激素亚受体介导的。本项目拟运用膜片钳电生理、癫痫行为学、免疫组化等技术，在离体和动物癫痫模型上研究阐明：1）雌激素调控癫痫发作具有浓度依赖的双向调节作用，2）ERα和 ERβ亚受体的不同特性介导了雌激素的双向调节机制，3）GABA抑制功能的改变是雌激素调控癫痫发作的胞内目标蛋白之一。本项目的完成将揭示雌激素及其核受体亚型在癫痫中的重要调节作用及其胞内机制，为抗痫药物的开发和临床治疗提供新的靶点和方向。

大多数女性癫痫患者的痫样发作具有明显的特征，与其生理周期有着密切联系，大约50%以上的女性患者在特定周期癫痫发作较频繁，药物控制效果不佳，我们将这种发作类型称为经期癫痫。雌激素在经期癫痫中起到十分复杂的调节作用，其作用机制充满争议，具有重要的研究价值。本次实验主要研究内容1）不同浓度的雌激素调节癫痫发作的规律 2）研究阐明雌激素核受体亚型（ERα和ERβ）在调控癫痫发作中的作用。重要结果 1）雌激素对培养海马神经元癫痫样具有浓度依赖性U-形调节作用：雌激素环境浓度为0.1ng/ml时，培养神经元未见明显异常痫样放电（异常放电比例24%，与普通含酚红培养基无差异）;雌激素浓度下降到0.03ng/ml时,神经元异常痫样放电比例为47%；雌激素浓度下降到0时，神经元异常痫样放电比例明显升高至80%；当雌激素浓度升高至0.3ng/ml时，神经元异常痫样放电比例为56%；雌激素浓度升高至1ng/ml时，神经元异常痫样放电比例升高至94%。2）雌激素不同的亚受体ERα和ERβ，对培养海马神经元异常痫样放电具有差异性调节作用。在雌激素0.1ng/ml培养环境浓度条件下，加用ERβ亚受体拮抗剂（PHTPP 10nM)，培养海马神经元异常痫样放电比例升至83%，提示雌激素亚受体ERα具有促进培养神经元异常痫样放电的作用；在雌激素1ng/ml培养环境浓度条件下，加用ERα亚受体拮抗剂（MPP-D 10nM)，培养海马神经元异常痫样放电比例将至20%，提示雌激素亚受体ERβ具有抑制培养神经元异常痫样放电的作用。实验结果的科学意义在于，首次全面的研究雌激素及其亚受体在培养神经元痫样放电中的作用，首次提出雌激素对培养海马神经元的异常痫样放电具有浓度依赖性的调节作用以及不同的雌激素亚受体在其中起到差异性调节作用，为未来的药物靶点的研究提供一种可能的方向。