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背景癫痫是神经系统常见疾病之一,影响着全球超过5000万人口,而遗传因素是癫痫的主要病因之一,根据国际抗癫痫联盟最新定义,遗传性癫痫是由已知的或者推测可能的基因异常导致的以癫痫发作为核心症状的综合征,这些基因异常可导致神经元发育或迁移异常、离子通道固有属性改变、神经突触传递异常(兴奋性突触或抑制性突触)。KIF1A基因编码的驱动蛋白家族成员1A主要参与神经元内快速顺向运输,在胚胎期神经发育和成年后突触可塑性中发挥着至关重要的作用,目前已经确认该基因突变和遗传性痉挛性截瘫、遗传性感觉和自主神经病2型、PEHO综合征、Rett综合征、自闭症谱系疾病、智力发育异常等有关。同时有发现部分携带KIF1A突变的患者伴有癫痫。因此我们推测该基因突变可能会导致脑发育异常或兴奋/抑制失衡从而参与癫痫发生。目的明确KIF1A基因突变是否会影响癫痫的易感性以及可能机制。方法课题组对一个累及三代的全面性发作的癫痫家系进行基因测序并发现KIF1A基因的一个罕见错义突变,即第1190位的核苷酸由胞嘧啶突变为腺嘌呤,从而导致第397位的氨基酸由丙氨酸变为天冬氨酸(c.1190 C>A,p.A397D),通过生物信息学软件预测该突变为有害突变。随后以斑马鱼为模式动物,利用鱼类特性转座子Tol2载体构建相应的野生型和突变型kif1a斑马鱼,在受精后第5天,通过记录斑马鱼幼鱼活动轨迹和在体场电位明确该突变和癫痫的关系。随后在体外以培养的原代神经元为载体,将人源野生型KIF1A(397Ala)和突变型KIF1A(397Asp)质粒转染神经元,利用全细胞膜片钳技术记录静息膜电位、基强度、动作电位频率、微小兴奋性突触后电流(mEPSCs)和微小抑制性突触后电流(mIPSCs)。最后利用免疫荧光技术探讨该基因突变对突触形成和神经元发育的影响。结果1.行为学观察发现两组斑马鱼幼鱼均没有明显形态学异常。在过表达突变型kif1a斑马鱼中,发现有40.6%的斑马鱼运动轨迹可定义为显著增加,39.1%的斑马鱼运动轨迹为基线运动;在过表达野生型kif1a斑马鱼中,发现11.5%的斑马鱼运动轨迹可定义为显著增加,67.2%的斑马鱼为基线运动(40.6%VS11.5%,P<0.05,39.1%VS67.2%,P<0.05)。2.在局部场电位记录时,过表达突变型kif1a斑马鱼中,42.2%的斑马鱼可以记录到多棘波样异常放电;而在过表达野生型kif1a斑马鱼中,仅9.8%的斑马鱼可以记录到多棘波样异常放电(42.2%VS9.8%,P<0.05)。3.在转染人源野生型KIF1A(397Ala)质粒和人源突变型KIF1A(397Asp)质粒的原代神经元中,静息膜电位、基强度及动作电位频率均没有差异。4.相比于转染人源野生型KIF1A(397Ala)质粒的原代神经元,突变组神经元mEPSCs的频率明显升高(P<0.05),而mIPSCs的频率和幅值均没有差异。5.相比于转染人源野生型KIF1A(397Ala)质粒的原代神经元,突变组神经元中树突棘、vGLUT以及vGLUT和PSD-95聚集的密度明显升高。6.在转染人源野生型KIF1A(397Ala)质粒和人源突变型KIF1A(397Asp)质粒的原代神经元中,神经元的复杂度、初级神经突和次级神经突的数量均没有差异(P>0.05)。结论突变的KIF1A(c.1190 C>A,p.A397D)可以增加癫痫的易感性,其机制可能是通过调控兴奋性突触的形成。