RAGE和TLR4介导HMGB1信号通路诱导耐药性颞叶癫痫的机制研究

Epilepsy is a common and severe neurological disorder, causing death and disability. Approximately 30% of patients with epilepsy are refractory responsed to the currently available therapies, and drug-resistant epilepsy becomes a key factor for the prognosis of epilepsy. Therefore, studies on epilepsy field focus on pathogenesis of intractable epilepsy. Temporal lobe epilespy(TLE), as a common type of drug-resistant epielpsy, is associated with high mobility group B1 (HMGB1) pathway. .Our previous studies have found that expression of HMGB1 increased in patients with intractable TLE compared to control group. We deduced that HMGB1 signaling might be involved in the pathogenesis of intractable TLE. The aim of the present application is to test this speculation. The amygdala-kindled model with Wistar rats will be established. The important proteins of HMGB1 signal pathway will be detected in drug-resistant rats compared with non-resistant rats in vivo and in vitro, including HMGB1, RAGE, TLR4 and NF-KB in different duration of the disease. Then, monoantibody, siRNA lentiviral virus silencing/recombinant lentiviral vector overexpression for rat HMGB1, RAGE and TLR4 gene will be performed in drug-resistant model, to observe the changes of behavior, electrophysiology, to detect the changes of related proteins and to observe epilepticform discharges via patch clamp. We hope to understand which role HMGB1 signal pathway would play in the mechanism of drug-resistant TLE. We try to supply new targets of anti-epileptic treatment for intractable epilepsy, and hopelly develop a new therapeutic strategies for intractable epilepsy.

癫痫是一种高致残的重大神经疾病，有证据显示神经炎症是耐药性癫痫发生的重要原因，高迁移率族蛋白B1(HMGB1)通路是一种重要的神经炎症信号通路。颞叶癫痫是一种常见的耐药性癫痫，其发生与HMGB1通路异常有关，其内在的机制有待研究。本项目拟探讨HMGB1通路在颞叶癫痫中的作用和调控机制，通过建立颞叶癫痫模型，以不同病程的脑组织中HMGB1及其调节因子RAGE、TLR4、下游NF-KB为切入点，探讨其在脑组织中表达规律，寻找颞叶癫痫与HMGB1通路相关的分子基础；从在体和离体实验两方面深入探讨HMGB1、RAGE、TLR4过表达和RNA干扰及HMGB1单克隆抗体等对模型的行为学、电生理和下游蛋白的影响，阐明神经炎症通路HMGB1致颞叶癫痫耐药的关键作用位点，并探索出早期诊断耐药性癫痫病人的脑脊液或外周血中生物标记物，以期实现基础研究成果转化应用，有望为耐药性癫痫诊断和治疗提供新思路。

癫痫是严重危害人类健康的重大神经疾病之一。目前，临床已有超过20种抗癫痫药物用于控制患者的癫痫发作症状，然而，经合理抗癫痫药治疗后仍有30%的患者发展为耐药性癫痫，故需对癫痫发病机理有更加深入的认识，并寻找新的药物靶点，有助于解决临床上的被动局面。本项目聚焦于神经炎症和线粒体自噬对癫痫发生发展的影响，发现了HMGB1、GPR120和PGAM5是颞叶癫痫的关键靶点。.高迁移率族蛋白B1（HMGB1）作为在神经系统表达广泛的危险识别信号，在炎症或受伤时可迅速激活，加剧神经炎症的恶化，所以HMGB1可作为一种重要的神经炎症信号通路，本项目检测了癫痫发作后各时程的HMGB1表达情况，发现HMGB1在颞叶癫痫模型鼠海马组织中的表达，在造模后第2周表达明显高于对照组；随后发现在颞叶癫痫中HMGB1和G蛋白偶联受体120（GPR120）存在相互作用，而且在颞叶癫痫鼠模型中，过表达GPR120可抑制癫痫发作、神经炎症和神经元死亡，敲低GPR120则相反；由于NLRP3/Caspase-1/IL-1β可能在癫痫的神经炎症机制中发挥重要作用，本研究发现过表达GPR120抑制NLRP3、ASC、Caspase-1的表达，并降低IL-1β和IL-18 表达水平。综上所述，激活GPR120可减轻动物模型的癫痫发作，降低神经炎症，并减少癫痫持续状态后的神经元损伤，抑制NLRP3激活，故干预GPR120通路为抗癫痫治疗提供了新的靶点。.中枢神经系统线粒体的调节异常导致其自噬缺陷，很可能参与癫痫的病理发生和神经元丢失。本项目探索了线粒体自噬在癫痫中的作用，磷酸甘油酸变位酶家族成员5（PGAM5）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，主要参与炎症、线粒体自噬、细胞凋亡以及脂质代谢等过程，PINK1是介导线粒体自噬的重要分子。本研究发现癫痫小鼠脑内PGAM5和PINK1的mRNA和蛋白水平均增高，并且二者存在相互作用，抑制PGAM5可减弱其与PINK1的相互作用，从而减轻癫痫发作和神经元损伤。综上所述，敲低PGAM5后可抑制PINK1介导的线粒体自噬信号通路及氧化应激，从而在癫痫发作中发挥保护作用。.本项目发现了HMGB1、GPR120和PGAM5是颞叶癫痫的关键靶点，从神经炎症和线粒体自噬两方面来改善颞叶癫痫的预后，为其治疗提供了新的思路。