丘脑前核电刺激对颞叶癫痫海马神经元凋亡抑制作用研究

Temporal lobe epilepsy (TLE) accounted for more than half of intractable epilepsy. The temporal epilepsy surgery is associated with serious complications, such as visual field defect, aphasia and memory loss. There is an urgent need for new treatment theories and methods. The clinical efficacy of anterior nucleus of thalamic stimulation (ANT-DBS) treated epilepsy has been confirmed. The effectiveness of ANT-DBS increases with stimulation time. It suggests that ANT-DBS may have a neuroprotective effect. Neuroprotective effect of deep brain stimulation has been demonstrated in researches of the Parkinson’s disease. It has been proved that the development of TLE is closely related to neuronal apoptosis in previous studies. ANT-DBS, as one of the most promising treatments of TLE, could inhibit hippocampal neuronal apoptosis and plays a neuroprotective effect or not? That remains to be further studied. In this study, we will establish a rat model of TLE and implant electrical stimulator in the rat model. We will use methods of western-blot, PCR, TUNEL and Fluo-3 to determine the changes of hippocampal neuronal apoptosis, apoptosis related protein and mRNA, intracellular calcium concentration and calpain in the three periods TLE. We will also apply short- and long-term ANT-DBS to observe changes in the hippocampal neuronal apoptosis related factors. The results will give a more comprehensive explanation of the relationship between hippocampal neuronal apoptosis and TLE, and will explore the neuroprotective mechanism of ANT-DBS.

颞叶癫痫（TLE）约占难治性癫痫的半数以上，手术切除致痫灶会引起视野缺损、语言障碍、记忆力下降等严重并发症，且双侧TLE患者无法进行切除手术，因此需要新的治疗理论和方法。丘脑前核电刺激治疗癫痫的临床有效性已经得到证实，且有效率随刺激时间的延长逐年升高，推测其可能具有神经保护作用。脑深部电刺激的神经保护作用已经在治疗帕金森病的研究中得到证实，而丘脑前核电刺激治疗癫痫如何起到神经元保护作用尚无相关研究。实验证实，TLE的发生发展与海马神经元凋亡密切相关，本研究拟建立TLE大鼠模型并植入大鼠电刺激器，利用神经病理、分子生物学等技术研究TLE发生发展的三个时期海马神经元凋亡、凋亡途径相关蛋白及基因的变化以及钙离子和钙蛋白酶的变化，更全面解释颞叶癫痫发生发展与海马神经元凋亡的关系；并应用短期和长期丘脑前核电刺激，分别观察对海马神经元凋亡及相关蛋白和基因的变化，探讨丘脑前核电刺激的海马神经元保护机制。

项目的背景：癫痫是一种严重威胁人类健康的神经系统慢性疾病，在我国就有900万癫痫患者，手术切除致痫灶虽然有效，但有效率呈逐年下降趋势。脑深部电刺激（DBS）是一种微创、可逆、可调控的神经外科新疗法，已广泛应用于功能性神经外科疾病的治疗。其中丘脑前核电刺激（ANT-DBS）治疗癫痫应用最为广泛，但是其确切机制尚不清楚。本课题从颞叶癫痫发生发展的过程，阐释丘脑前核电刺激对海马神经元的作用。.主要研究内容：建立海人酸（KA）大鼠颞叶癫痫动物模型。应用丘脑前核电刺激（ANT-DBS）治疗颞叶癫痫大鼠。视频脑电图（EEG）用于监测癫痫发作。应用 ANT-DBS 后，颞叶癫痫大鼠海马凋亡检测，经基因芯片检测存在表达差异的基因，应用RT-PCR 检测上述基因mRNA。.通过GO和通路分析，分析其功能类型和受影响途径。.重要结果及关键数据：颞叶癫痫动物模型组大鼠海马立体定向注射海人酸（KA）后，所有模型组及刺激组大鼠均出现癫痫发作，对照组未见癫痫发作。应用基因芯片检测各组存在表达差异的基因并进行功能注释及通路分析：（1）功能注释如下：离子通道活性(P=5.01*10-8)，门控通道活性(P=1.42*10-7)，通道活性(P=1.98*10-7)，蛋白结合(P=1.75*10-7)，水解酶活性(P= 5.02*10-5)，酶调节活性(P=1.14*10-4)等；（2）通路分析如下：钙信号通路(P=2.09*10-8)，谷氨酸突触(P=4.09*10-8)，胆碱能突触(P=5.42*10-7)，多巴胺能突触(P=1.89*10-5)，NOD样受体信号通路(P=2.70*10-6)，自然杀伤细胞介导的细胞毒性作用(P=9.07*10-5)等。通过qRT-PCR对感兴趣的mRNA的结果进行了验证，结果与微阵列数据观察到的趋势基本一致。.科学意义：ANT-DBS后不同功能及信号转导途径的靶基因表达存在差异，这与癫痫大鼠癫痫发作频率降低有关：（1）ANT-DBS能改善缺陷离子通道，抑制病理活动；（2）ANT-DBS能促进钙离子通道和谷氨酸突触的正常化；（3）ANT-DBS能抑制脂质结合和水解酶活性；（4）ANT-DBS能抑制炎症途径。