CXCR7参与并调控海马齿状回成体神经发生在癫癎形成中的作用及分子机制

Hyperexcitability in hippocampal circuits caused by aberrant hippocampal adult neurogenesis is one of the crucial reasons for epilepsy. CXCR7 can regulate the adult neurogenesis in hippocampal dentate gyrus (DG). Abnormal expression of CXCR7 will result in aberrant adult neurogenesis in hippocampal DG, which leads to hyperexcitability of hippocampal granular cells and abnormal neural pathway from DG to CA3, and then contributes to hippocampal hyperexcitability circuits. Therefore, we assumed that CXCR7 may participate in epileptogenesis through regulating hippocampal DG adult neurogenesis. Our previous study has showed that the expression of CXCR7 was up-regulated in both DG of epileptic mouse model and brain tissues of epileptic patients; however, the underlying function and molecular mechanism of CXCR7 regulating hippocampal dentate gyrus adult neurogenesis in epilepsy remain unknown. Therefore, we aim to explore and investigate the role and mechanism of CXCR7 in aberrant hippocampal adult neurogenesis of epilepsy by knockdown and over-expression of CXCR7 in hippocampal DG combined with Q-tracker labeling and tracking technique, patch-clamp recording, multielectrode local field potential recording in vivo and other research methods, thereby providing fresh ideas and laboratory basis for the mechanism of epileptogenesis.

海马异常成体神经发生所致的局部兴奋性神经环路形成是导致癫癎发生、发展的重要原因之一。趋化因子受体CXCR7参与并调控海马齿状回的成体神经发生，其异常表达将会导致齿状回颗粒细胞的成体神经发生出现异常，进而引起颗粒细胞兴奋性增高，促进海马齿状回-CA3兴奋性神经环路的形成。因此，我们推测CXCR7通过调控海马齿状回的成体神经发生，进而参与癫癎的形成。我们前期的研究已经发现，CXCR7在小鼠癫癎模型的齿状回与颞叶癫癎患者的脑组织中均出现了表达的上调，但是CXCR7的异常表达是否可以通过促进齿状回颗粒细胞的异常成体神经发生进而参与癫癎的形成还不得而知。本项目拟通过基因沉默与过表达技术干预CXCR7在齿状回的表达，并结合Q-tracker标记追踪技术、膜片钳技术、在体多通道场电位记录等实验手段，从成体神经发生的层面来探讨CXCR7在癫癎形成中的作用与机制，为癫癎发病机制的研究提供新的思路与实验依据。

癫癎是一种发病机制较为复杂的慢性脑部疾病。目前，其发病机制仍不清楚。既往研究发现：趋化因子受体CXCR7可参与调节脑功能，其表达异常可以导致神经系统疾病的发生。但是，CXCR7在癫癎中的表达与作用尚不清楚。因此，本课题组探讨了CXCR7在癫癎中的表达、功能以及潜在作用机制。具体如下：.第一部分 CXCR7在癫癎中的表达研究：.一方面，本课题组在海人酸小鼠癫癎模型发现CXCR7在癫癎小鼠海马区的表达水平上调；另一方面，本课题组在颞叶癫癎患者脑组织中发现CXCR7在颞叶癫癎患者脑组织中表达水平上调。该部分研究提示CXCR7在癫癎中存在异常表达，该研究结果提示CXCR7可能与癫癎发生、发展存在密切关系。.第二部分 CXCR7在癫癎中的功能研究：.本课题组在该部分实验中探讨CXCR7对于癫癎发作的影响。在海人酸小鼠癫癎模型中，本课题组发现：CXCR7低表达抑制了癫癎发作易感性；CXCR7过表达则促进了癫癎发作易感性。该实验结果提示 CXCR7 参与调节了癫癎发作易感性，CXCR7可以促进癫癎易感性。.第三部分 CXCR7参与调节癫癎发作的机制研究：.（1）首先，本节课题组通过电生理实验发现CXCR7对于癫癎小鼠海马齿状回区颗粒细胞NMDAR介导的突触传递活动具有调节作用，CXCR7低表达抑制了NMDAR介导的突触传递活动；CXCR7过表达则促进了NMDAR介导的突触传递活动。在随后的分子实验中，本课题组发现CXCR7低表达下调了NMDAR亚基NMDAR-2A（NR2A）膜蛋白的表达水平；CXCR7高表达上调了NR2A膜蛋白的表达水平。因此，本课题组推测CXCR7通过调节NR2A膜蛋白的表达水平进而影响NMDAR介导的突触传递活动。.（2）本课题组通过进一步机制研究发现：低表达CXCR7促进了癫癎小鼠海马的ERK1/2的磷酸化，而过表达CXCR7降低了癫癎小鼠海马的ERK1/2的磷酸化；随后，使用SL327以抑制ERK1/2信号通路后，CXCR7调节NR2A表达与功能的作用被明显抑制。该部分研究结果提示：ERK1/2介导CXCR7在癫癎小鼠中对NR2A表达与功能的调节作用。.本课题探讨了CXCR7对癫癎形成的影响并揭示了其可能机制，该研究拓展了我们对CXCR7的认识，并为癫癎发病机制研究提供了更多的启示。.