高热与GABAA受体离子通道在原发性癫痫的作用

Febrile seizures and epilepsy are the main neurological disorders in children. The cause of convulsions or seizures is due to the imbalance of excitation and inhibition in the brain. GABAA receptors mediate the majority of fast inhibitory neurotransmission in the brain. Mutations in multiple subunit genes of GABAA receptors are associated with various epilepsy syndromes. Among these subunits, mutations in GABRG2, the gene that encodes γ2 subunit protein are frequently associated with simple febrile seizures as well as a variety of epilepsy syndromes. These syndromes include childhood absence epilepsy, generalized epilepsy with febrile seizure plus and the most severe kind of epilepsy, Dravet syndrome. In clinic, febrile seizures are not classified into epilepsy syndrome, but data from genetic studies indicate that febrile seizures and other complex epilepsy syndrome share similar molecular mechanisms. We previously studied the effect of elevated temperature on mutant GABAAA receptors in vitro in HEK293T cells. We have recently developed a number of mouse models which carry mutations in GABAA receptors associated with different syndromes in human patients. Here we will take advantage of these mouse models, to study the effect of high temperature on GABAA receptor trafficking and function. Based on our preliminary data, the inflammatory cytokines like TNF-alpha and IL-1beta are altered in the brain tissue of the mice carrying GABRG2(Q390X) mutation. The study will further elucidate the effect of cytokines on GABAA receptor trafficking and function. The study will provide novel insights into understanding fever and epilepsy and mechanism-based therapy.

高热惊厥和癫痫是儿童主要神经系统疾患，其发生系由于神经系统兴奋与抑制不平衡。GABAA受体通道调节神经系统主要抑制性神经传递，其基因突变和儿童期及后期多种癫痫综合征发生有关，其中编码γ2亚基的GABRG2突变与儿童高热惊厥和癫痫的发生发展高度相关。高热惊厥为引起癫痫发生的高危因素。因此有必要研究高热与GABAA受体通道的关系及二者如何参与癫痫的发生发展。我们在体外细胞水平发现高热影响GABAA受体通道蛋白的转运和功能。但因为缺乏合适动物模型，研究未再深入。我们现建立了携带GABAA受体通道基因突变的各种癫痫小鼠模型，这些模型完全模拟病人发病机理，同时发现这些癫痫鼠脑中炎性因子表达异常。本课题将在这些动物模型上研究高温对GABAA受体通道的表达和功能的影响，并研究高温下炎性因子与GABAA受体通道蛋白的相互作用及如何影响癫痫行为及认知。本研究将为癫痫发病机制以及临床治疗提供新的理论基础。

高热惊厥和癫痫是儿童主要神经系统疾患，其发生系由于神经系统兴奋与抑制不平衡导致。GABAA受体通道调节神经系统主要抑制性神经传递，其基因突变和儿童期及后期多种癫痫综合征发生有关，其中编码γ2亚基的GABRG2突变与儿童高热惊厥和癫痫的发生发展高度相关。高热惊厥为引起癫痫发生的高危因素，因此有必要研究高热与GABAA受体通道的关系及二者如何参与癫痫的发生发展。体外细胞水平发现高热影响GABAA受体通道蛋白的转运和功能，但因为缺乏合适动物模型，研究未再深入。本课题我们在成功建立携带GABRG2突变子的动物模型Gabrg2+/Q390X基因敲入小鼠（重型癫痫）和Gabrg2+/-基因敲除小鼠（轻型癫痫）的基础上，发现高温可以诱导重型癫痫小鼠多种形式的癫痫发作，加速GABAA通道蛋白的降解，减少GABAA受体通道蛋白在细胞内和细胞膜表面的表达，并导致GABA能抑制性突触后电位降低，GABA能抑制性神经突触传递不足。重型癫痫小鼠各脑区组织中促炎因子的表达增加，高温和炎症刺激能增加轻型癫痫小鼠炎症因子的表达，但在重型癫痫小鼠中存在天花板效应。重型癫痫小鼠中内质网应激增加了与癫痫发作无关的促炎因子表达以及突变体蛋白的聚集，提示神经炎症和癫痫之间存在复杂的相互作用。此外，我们还构建了高温诱导的斑马鱼癫痫模型，发现在该模型中也存在促炎因子的升高和GABAA受体通道的改变，同时抗炎治疗可以缓解高热诱导的斑马鱼癫痫发作。本研究顺利完成研究目标，明确了高热对GABAA受体通道表达和功能的影响以及在癫痫发生发展中的可能机制，阐明了高热和炎症因子在原发性癫痫中，尤其是在由GABAA受体通道基因突变引起的不同严重程度癫痫中的关系，并为癫痫治疗提供新的思路和干预靶点。