海马-皮层回路兴奋性与癫痫点燃的机制研究

大脑皮层神经元的过度兴奋是癫痫产生的基本神经生物学机制。但是局部皮层兴奋性参与点燃癫痫的机制尚不清楚。电压门控钾离子通道调节神经元的兴奋性。降低电压门控KCNQ/Kv7钾通道的功能可导致神经元的兴奋性提高。为了探讨海马－皮层回路参与癫痫点燃的机制，我们通过特异性降低海马和大脑皮层神经元的KCNQ通道功能，建立了海马－皮层回路过兴奋的转基因小鼠模型。本研究拟通过场电位记录和全细胞膜片钳记录的方法对海马－内嗅皮层脑片进行记录，试图在以下三个层次探讨癫痫点燃的机制：(1)在神经元水平，转基因小鼠海马皮层神经元的兴奋性是否提高;(2)在神经网络水平，转基因小鼠的海马和内嗅皮层的同步化活动是否改变，从而促进癫痫的产生；(3)在整体水平，转基因小鼠是否更容易被癫痫诱导剂戊四氮和红藻酸点燃。初步研究表明，成功获得的转基因小鼠脑发育无异常；海马锥体神经元的兴奋性显著提高；这些工作为本项目的实施奠定了基础。

在基金的支持下，申请人已经发表SCI研究论文5篇（其中申请人作为一作/共同一作发表的论文3篇）；英文研究综述1篇；并被推荐进入北京市青年英才计划。“KCNQ通道功能降低导致癫痫发作的机制研究”以及“天然药物角蒿碱酯促进癫痫发作的机制研究”这两部分研究已经获得重要数据。. 一、KCNQ通道功能降低导致癫痫发作的机制研究：在神经元水平，前脑特异转入孔区突变的KCNQ通道的转基因小鼠的海马神经元的兴奋性提高；在神经网络水平，转基因小鼠海马的突触输入显著高于阴性小鼠；KCNQ通道阻断剂XE991能够促进同步化癫痫波活动的产生；并且增加癫痫发作的严重程度。腹腔注射戊四氮制备小鼠癫痫模型，发现雄性转基因小鼠发生Ⅳ级癫痫以及癫痫发作致死的小鼠比例显著升高。. 二、天然药物角蒿碱酯增大癫痫波的机制研究：角蒿碱酯为从中药角蒿中提取的有效成分，我们的初步研究发现，角蒿碱酯有可能增大同步化癫痫波的幅度。在海马CA1 区神经元上，角蒿碱酯能引起一个具有时间依赖性和浓度依赖性的复动作电位；这个复杂动作电位是由河豚毒素敏感的持续性钠通道介导的。对此，我们提出如下假说：角蒿碱酯可能通过作用于钠通道或其信号通路来增加癫痫波的幅度。. 三、揭示和厚朴酚抗癫痫和神经保护作用的机制—抑制NMDA电流以及下游的PSD95–nNOS的相互作用（成果1）。. 中药提取物和厚朴酚在抗癫痫和缺血性脑损伤中具有一定的优势。我们发现和厚朴酚抑制NMDA电流和打破PSD95–nNOS相互作用这两个机制，均可以最终抑制癫痫或者脑缺血过程中谷氨酸过度释放引起的下游死亡信号NO的产生。. 四、神经肽ghrelin通过PLC/PKC通路抑制KCNQ通道，从而提高神经元的兴奋性（成果2）。我们的原创性研究发现，ghrelin通过PLC/PKC通路来抑制KCNQ通道，这条通路在黑质、海马CA1区以及背根神经节均能调节神经元的兴奋性，并有可能是神经系统共用的通路。. 五、内侧杏仁核GABA能神经元的电生理学特性和形态学特性研究（成果3）.GABA能神经元与癫痫发病关系密切。我发现内侧杏仁核的GABA能神经元至少包括参与恐惧/焦虑信息处理的两种投射型神经元以及第三类中间神经元。. 六、应中国药学（英文版）邀请撰写综述“靶向电压门控KCNQ钾通道的调节剂对神经精神疾病的潜在治疗作用”，并被推荐为封面文章（成果4）。