骨架蛋白SHANK3通过SAPAP3募集突触后NR2A参与癫痫异常神经网络形成的机制研究

Epilepsy is a hazardous and chronic disease. More and more evidences showed abnormal neural network is a critical cause of epilepsy, although the exact mechanism is unknown. SHANK3 could enhanced seizure activity through regulate the excitatory receptors in post synaptic density (PSD) and increase the number of excitatory synapses. Our previous studies have found that SHANK3 participates in the pathological process of epilepsy, and that the expression of SAPAP3 increases in both brain tissue of patients and epilepsy animals (published). SAPAP3 is regulated by SHANK3. SAPAP3 can increase the expression of NR2A in PSD. We hypothesize that SHANK3 is involved in the development of epilepsy via SAPAP3. On the basis of our previous studies, we are planning to use molecular biological techniques including whole-cell patch clamp technique, primary neuron culture, construction of epilepsy cell model, immunofluorescence, q-PCR, Western blot etc and multi-channel electrophysiological recorder in vivo to continue exploring the mechanism of SHANK3-SAPAP3 in the formation of abnormal excitatory network of epilepsy. These results will provide potential targets and experimental basis for the prevention and treatment of epilepsy.

癫痫是一种危害巨大的慢性疾病，越来越多的证据显示异常神经元网络是关键的致病因素，但其形成的具体环节尚未查明。骨架蛋白SHANK3通过改变突触后膜兴奋性受体的比例可能增加兴奋性突触的数量参与癫痫的发生，我们前期实验观察到SHANK3在耐药性癫痫患者脑内的过表达可能与痫性发作相关，且其在癫痫鼠脑内也有相似的改变趋势（已发表），研究中我们发现SHANK3可以调节SAPAP3的表达，SAPAP3可以影响突触后膜NR2A的表达，我们推测SHANK3是通过SAPAP3参与癫痫的发生。我们拟在前期研究的基础上利用全细胞膜片钳技术、原代神经元培养、癫痫细胞模型构建、免疫荧光、q-PCR、蛋白印迹等分子生物学技术和在体多通道电生理记录仪，在分子、细胞、动物多个层次上继续探索SHANK3-SAPAP3参与癫痫异常兴奋性网络形成的分子机制，为癫痫的防治提供潜在的靶点和实验依据。

1.项目背景：.癫痫是一种危害巨大的慢性脑部疾病，约20-30%的患者为耐药性癫痫，是因为其具体机制尚不清晰，课题组长期致力于癫痫机制的研究以及癫痫药物靶点的筛选。.2.主要研究内容：.①研究了SAPAP3在癫痫中的重要作用及潜在机制；.②研究了TAAR1在癫痫中的表达以及其抑制剂EPPTB对癫痫鼠行为学的影响；.③研究了SphK1和S1PR2蛋白在癫痫患者脑组织和癫痫大鼠中从急性期到慢性期的动态表达变化；.④进行了系列病例报道；.⑤研究了TNIK在癫痫中的作用以及TNIK抑制剂NCB-0846对癫痫的影响。.3.重要结果、关键数据及其科学意义：.①我们的研究发现SAPAP3在癫痫模型中表达显著增高，干预SAPAP3可以修饰癫痫行为学并且影响脑片的兴奋性。通过亚细胞成分分离以及免疫印迹检测我们发现SAPAP3与突触后致密体中NR2A的分布有密切关系（Cell Death Dis. 2022）。.②我们的研究发现TAAR1在癫痫患者及癫痫鼠的脑组织显著升高，其抑制剂EPPTB可以降低脑片的兴奋性，并可以降低癫痫发作的严重程度（Brain Res Bull. 2021）。.③我们的研究表明在癫痫大鼠和TLE患者的大脑中都发现了SphK1表达显著增加。相反，S1PR2表达水平显著降低，并研究了它们在癫痫患者大脑中的定位（Front Cell Dev Biol. 2020）。.④我们报道了一个存在MADD可能的病人。通过外显子测序发现了患儿ETFDH基因在第4外显子的突变:c. 413T>G (p.Leu138Arg)，c. 1667C >G (p.Pro556Arg)，我们分析发现该基因的复合杂合突变可能是致病突变（Medicine (Baltimore). 2020）。.⑤我们的研究表明TNIK在癫痫患者及癫痫鼠模型中表达较对照组明显降低，其抑制剂NCB-0846可以降低癫痫发作的严重程度，运用CO-IP/MS我们找到了系列与TNIK有潜在相互作用的因子，并构建了蛋白互作网络图（正在审稿中）。