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癫痫是一种常见的神经系统疾病,其特征是大脑神经元突发性异常放电,导致脑功能障碍的一种慢性疾病,并由此产生神经生物学、认知、心理障碍。颞叶癫痫(temporary lobe epilepsy,TLE)是最常见的耐药型难治性癫痫,其病因和临床表现有很大差异。电压门控型K+通道是神经元兴奋性的关键媒介,在中枢神经系统和周围神经系统中广泛表达,并积极参与调节神经元细胞的生命过程和分子信号通路传导。已有报道,Kv10.2的功能突变可诱发癫痫病。但是,Kv10.2在颞叶癫痫中的作用和机制仍不清楚,本课题旨在探究Kv10.2参与调控大鼠TLE的分子机制,以期对TLE治疗提供新的思路。(1)海人藻酸(kainic acid,KA)诱发的TLE大鼠海马脑区的损毁侧中,Kv10.2蛋白呈低表达,AMPA、NMDA和GABA受体蛋白表达异常。TLE大鼠在旷场、高架十字迷宫行为学测试中表现焦虑情绪,在Y迷宫和Morris水迷宫行为学测试中表现出学习记忆能力障碍。(2)在体多通道EEG(electroence phalogram)结果显示,TLE大鼠在癫痫发作间期未见惊厥行为,海马CA3脑区局部场电位(local field potential,LFP)未见爆发性棘波或群集棘波;TLE大鼠在戊四氮(pentetrazol,PTZ)诱导的急性惊厥发作期,海马CA3区神经元可见爆发性和群集棘波,δ节律,θ节律,α节律,β节律和γ节律的能量强度均上升。(3)上调TLE大鼠海马脑区Kv10.2蛋白表达缓解TLE大鼠在旷场和高架十字迷宫中的焦虑情绪,改善TLE大鼠在Y迷宫和Morris水迷宫中的学习记忆能力,降低TLE大鼠自发性反复癫痫(spontaneous recurrent seizures,SRS)的数量和发作级数;恢复TLE大鼠海马脑区损毁侧AMPA、NMDA和GABA受体蛋白的表达。(4)上调TLE大鼠海马脑区Kv10.2蛋白表达降低TLE大鼠在癫痫发作间期海马CA3脑区LFP的能量强度,减少TLE大鼠PTZ诱导的急性惊厥发作期海马CA3脑区高频高幅放电数量,降低了TLE大鼠癫痫易感性。(5)Kv10.2敲除大鼠在旷场、高架十字迷宫和黑白箱实验中均未表现焦虑情绪,在Y迷宫与Morris水迷宫实验中表现正常的学习记忆能力。(6)Kv10.2敲除大鼠海马脑区神经元细胞分支异常,突触前蛋白(Synapsin I)和突触后蛋白(PSD95)表达量增多,与MAP2共标的阳性斑点面积增加,AMPA、NMDA和GABA受体蛋白表达异常。(7)全细胞膜片钳实验结果显示,Kv10.2敲除大鼠海马CA3脑区锥体神经元兴奋性突触后电流(Excitatory postsynaptic current,EPSC)频率不变,幅值增高;静息膜电位升高,激发动作电位的最小注入电流降低,输入阻抗增加。(8)Kv10.2敲除大鼠海马CA3脑区LFP异常,δ节律、θ节律、α节律和β节律的能量强度增强,减少PTZ诱导的急性惊厥发作潜伏期,增长惊厥发作时间,增加了海马的高频高幅放电。综上结果提示:Kv10.2是海马神经元兴奋性的有效调节因子。TLE大鼠海马脑区Kv10.2表达水平与大鼠焦虑情绪、学习认知能力,及海马脑区兴奋性和抑制性受体平衡机制密切相关。Kv10.2敲除大鼠表现正常的行为特征,但海马脑区神经元兴奋性增强,且兴奋性抑制性受体失衡。因此,深入研究Kv10.2在癫痫发生发展中的作用机制,使Kv10.2作为癫痫治疗潜在靶点成为可能。