癫痫持续状态后新生颗粒细胞在形态和功能上的异质性及其在颞叶癫痫形成中的作用

除神经细胞丢失、胶质细胞增生和颗粒细胞分散化外，颞叶癫痫的组织病理学改变还包括苔藓纤维发芽、突触重建和齿状回神经新生的增强。癫痫活动特别是癫痫持续状态刺激颗粒细胞新生。与生理状态下发生的神经新生不同，癫痫持续状态后新生的颗粒细胞仅部分迁移到颗粒细胞层，部分则异位到齿状回门区和分子层。申请者的前期研究除证实门区异位颗粒细胞整合到齿状回神经网络以及部分细胞呈自发和/或爆发性放电外，还发现门区异位颗粒细胞在形态和功能上呈现显著的异质性。我们假设异质性是癫痫持续状态诱生的颗粒细胞的共同特征，这些异质性的颗粒细胞整合到齿状回神经网络导致此网络的稳定性受到损害，有利于癫痫的发生。本申请计划在使用逆转录病毒载体介导的绿色荧光蛋白基因标识新生颗粒细胞的基础上，结合膜片钳记录、生物素细胞标识及其后的形态分析、苔藓纤维染色等手段来阐明新生颗粒细胞在结构和功能上的异质性及其在颞叶癫痫形成中的作用

颞叶癫痫是成年人中最为常见的癫痫类型。在海马，神经细胞死亡、神经胶质增生、颗粒细胞分散化、以苔藓纤维增生为特征的突触重组、痫性活动后短暂颗粒细胞新生增强以及颗粒细胞异位是颞叶癫痫患者以及颞叶癫痫动物模型中常见的组织病理学改变。痫性活动特别是癫痫持续状态后出现的颗粒细胞新生增强是新近被认识到的组织病理学改变。依据新生细胞胞体的迁移部位，新生颗粒细胞可分为异位颗粒细胞和正常分布的颗粒细胞两群。由于痫性活动后齿状回异位颗粒细胞带有底树突的比例增加、较已存在的颗粒细胞更为去极化、多数细胞具有自发和/或爆发放电能力、接受相对较强的兴奋性突触传递等特征，痫性活动后齿状回异位新生颗粒细胞被认为与自发癫痫状态下齿状回的高兴奋性状态有关。本课题计划以逆转录病毒载体所作的新生细胞标识研究痫性活动后新生正常迁移颗粒细胞成熟后对自发癫痫形成的影响。通过4年的研究，本课题取得了以下成果。.1.以两个包装细胞系（Platinum-GP 细胞系和Platinum-E细胞系）和市售的质粒，成功组装了CAG-GFP逆转录病毒载体。.2. 大鼠海马齿状回内注射逆转录病毒载体可有效地对自然和病理状态下成年新生的海马齿状回颗粒细胞进行标识。由于GFP在新生颗粒细胞中的为表达为终生性，这一方法可用于研究齿状回颗粒细胞发育过程中所出现的形态和功能改变，而且也是研究成熟颗粒细胞形态和功能改变的唯一标识方法。.3. 在癫痫持续状态诱导动物，新生4周颗粒细胞较自然状态下新生颗粒细胞的树突成熟度低，树突棘密度高。.4. 结合CAG-GFP逆转录病毒载体标识、共聚焦成像、兴奋性和抑制性突触后电流记录以及以活性调节细胞骨架相关蛋白（Arc）表达水平的定量分析，我们发现癫痫持续状态后新生颗粒细胞与已存在的颗粒细胞相比呈低活动状态。.5. 发现癫痫持续状态后新生颗粒细胞除异位至齿状回门区外，也会异位至分子层。.作为结论，与痫性活动后新生异位迁移颗粒细胞不同，痫性活动后新生正常迁移颗粒细胞在成熟后与自然状态下新生颗粒细胞相比在形态和电生理学性质上并无显著差异，部分细胞活动较低。一方面，这些活动度较低的正常迁移颗粒细胞可能有助于降低齿状回的高兴奋性、抑制癫痫的发生，另一方面，可能和颞叶癫痫的伴发症状诸如认知功能低下、抑郁症的出现有关。