Limk1及其磷酸化形式调节细胞骨架稳定性致神经元突触重塑在难治性癫癎形成中的分子机制

Pathomechanism of synaptic plasticity and the excitatory synapses loop formation in epilepsy are keypoints for the study of the formation and trestment of this disease, but it is not very clear untill now.Limk1 is an important regulator of cytoskeletal dynamics proteins both intra and extra cellular. Its phosphorylated form p-limk1 is involved in the neuronal axons，dendrites，synaptic growth and remodeling by regulating the activity of cofilin and cytoskeletal protein. The study of our team have shown that the expression of Limk1 and p-Limk1 are different between epileptic and non epileptic model, however, there is no related research reports about whether limk1 was involved in the development of refractory epilepsy by affecting neuronal cytoskeleton remodeling and wether the intervention of Limk1 expression will stop the pathogenesis process of refractory epilepsy,what’s more there are no answer for these questions at home and abroad. This project intends to explore the role of limk1 in the pathogenesis of epilepsy through the intervention of limk1, cofilin, cytoskeletal protein in animal and cell models combine with molecular biology, electrophysiology, morphology and other technologies. Our study aims to reveal the mechanism of pathogenesis of epilepsy from the aspect of actin stability regulating synaptic morphology and funtion, the research results are expected to provide new programs and drug targets for the clinical treatment of epilepsy.

病理性突触重塑及兴奋性环路形成是癫癎形成及治疗研究中的重点，其分子机制并未研究十分透彻。Limk1是细胞内、外各种调节细胞骨架重塑信号通路的关键蛋白。其磷酸化形式P-Limk1通过调节丝切蛋白cofilin活性调节细胞骨架动力学参与了神经元轴突、树突生长与神经突触重塑。申请人前期研究发现Limk1/P-Limk1表达癫癎模型及非癫癎模型中表达有差异,但是关于Limk1是否通过影响神经元细胞骨架重塑参与癫癎形成以及干预Limk1蛋白表达是否阻止癫癎形成需要更进一步研究且目前国内外尚无相关研究报道。基于此，本项目拟通在动物模型及细胞模型中干预limk1、丝切蛋白及细胞骨架蛋白活性,从分子生物学、电生理、形态学等角度探讨Limk1在癫癎形成中的作用。拟从肌动蛋白稳定性调节突触形态及功能两方面的作用揭示癫癎发病机制，研究结果可能为癫癎的临床治疗提供新的方案和药物作用靶点。

Lim激酶1（LIMK1）在树突棘形态发生和脑功能中起着至关重要的作用。我们先前的研究报道，LIMK1在癫痫患者的海马中显着上调。但是，LIMK1在癫痫中的机制仍不清楚。在我们的研究中，我们调查了LIMK1在癫痫发作中的可能作用。首先，我们测量了PTZ点燃的癫痫大鼠模型大鼠的LIMK1表达水平。其次，为了探讨LIMK1在调节癫痫发作活动中的作用，我们在使用慢病毒下调大鼠海马齿状回（DG）中的LIMK1之后进行了癫痫相关的行为实验。然后，我们使用了体外模型来探索LIMK1的可能机制。因为LIMK1是重要的肌动蛋白调节蛋白，所以我们结合Western印迹技术，发现LIMK1在无镁痫样放电模型中影响肌动蛋白的聚合。尽管LIMK1是重要的肌动蛋白调节剂，但LIMK1需要cofilin来调节肌动蛋白的聚合反应，我们发现LIMK-1调节了海马神经元中p-cofilin的表达，而总的cofilin无明显改变，p-cofilin的激活形式是cofilin的活化形式。此外，在无镁癫痫模型中，LIMK1改变了正常功能树突棘的数目和树突棘密度，随后下调LIMK1在神经元中的表达可以降低树突棘的密度，同时还降低了成熟树突棘mushroom树突棘的比例。最终，我们的结果表明LIMK1在空间上参与了肌动蛋白动力学和激酶信号的传导，为癫痫的结构可塑性机制提供了新的见解。