CALHM1介导的ERK1/2激活信号通路在颞叶癫痫发病机制中的作用

Refractory temporal lobe epilepsy (TLE) can bring severe adverse impact on the patients and their family as well as the whole society. The mechanism of TLE is not clear is the primary cause of drug resistence. It is well known to us that the increase of hippocampus and cortical neuronal excitability is the pathophysiological character of TLE. A recent study suggested calcium homeostasis modulator 1 (CALHM1) mediated activation of extracellular signal regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2 ) signaling may increase hippocampus and cortical neuronal excitability. Meanwhile our previous research demonstrated that CALHM1 gene was associated with TLE. Therefore, we hypothesize that CALHM1-mediated activation of ERK1/2 signaling participates in the development of TLE. Firstly, we detect the expression of CALHM1 and the key factors of ERK1/2 signaling in surgically resected specimens of TLE to find the expression pattern. Subsequently, we use CALHM1 gene over-expression and gene silencing technology and observe the impact on intracellular Ca2+ concentration, neuronal excitability, behavior and electroencephalogram in rats. To clarify that CALHM1-mediated activation of ERK1/2 signaling how to participate in the pathological process of TLE and investigate whether this signaling is a new therapeutic target for intractable TLE.

难治性颞叶癫痫给患者及其家庭、社会均带来严重的负面影响，发病机制不明确是其药物难治的根本原因。海马及皮层神经元兴奋性增高是颞叶癫痫的病理生理特征，近期有研究发现，CALHM1介导的ERK1/2信号通路激活可以提高海马及皮层神经元的兴奋性，同时我们前期研究发现CALHM1基因与颞叶癫痫有关，因此我们有理由推测CALHM1介导的ERK1/2信号通路参与了调控颞叶癫痫的发生发展。本研究首先检测CALHM1介导的ERK1/2信号通路关键分子在颞叶癫痫手术切除标本的表达规律，然后采用CALHM1基因过表达和基因沉默技术，观察提高或抑制CALHM1的表达对细胞内钙离子浓度、神经元兴奋性及大鼠行为学、脑电活动的影响，以阐明CALHM1介导的ERK1/2信号通路参与颞叶癫痫发生的分子机制，为颞叶癫痫的治疗提供新的作用靶点。

难治性颞叶癫痫给病人、家庭及社会带来沉重的负担，发病机制不明确是其药物难治性的根本原因，海马及皮层神经元兴奋性增高是颞叶癫痫的病理生理特征。本课题通过现有癫痫动物模型从基因、分子和影像及症状学方面对颞叶癫痫进行深入系统研究，具体包括miRNA和circRNA-lncRNA-mRNA芯片分析、海马组织中CALHM-1相关分子的变化特点、P2X7R在癫痫中介导神经炎症的分子机制、癫痫发生发展过程中的系列PET研究及临床症状学总结。. 在基因芯片分析中对差异基因进行富集分析，发现差异表达的miRNA基因、circRNA-lncRNA-mRNA基因参与了广泛的生物活动。在致病机制分子层面研究结果显示颞叶癫痫大鼠海马组织中P2X7R表达水平呈现先下降后上升的趋势(p<0.05)，造模后6h相对表达量最高，拮抗剂组大鼠P2X7R、NLRP3、caspase-1、IL-1β表达水平较癫痫组大鼠均有显著下降（P＜0.05），Nissl染色结果显示早期给予P2X7R拮抗剂可以显著保护海马神经元。系列PET研究结果显示造模后急性期（6小时）PET影像表现为癫痫侧大脑半球弥漫性高代谢，潜伏期阶段（1周）主要表现为癫痫侧海马外侧的低代谢影像，慢性期（3月）PET影像提示低代谢范围增大，扩展至岛叶、梨状皮层、脑干和小脑等部位。症状学研究提示与典型颞叶癫痫相比，边缘系统脑炎患者常表现为较频繁的简单部分性发作或复杂部分性发作、癫痫病程较短、发作后意识浑浊出现少以及夜间继发全身强直阵挛发作常见等特点。. 本研究结果显示P2X7R相关分子在神经炎症通路及癫痫的发生发展过程中起到重要作用，阻断P2X7R可能成为一种新的癫痫治疗方法；系列PET研究结果提示癫痫慢性期低代谢范围增大，除了致痫灶海马、杏仁核以外，反复癫痫发作对癫痫网络相关脑区会产生病理效应；对边缘系统脑炎相关癫痫发作特征的总结分析，为临床上鉴别典型颞叶癫痫与自身免疫性脑炎相关癫痫提供了重要证据。