癫痫是一种常见的慢性中枢神经系统疾病,其特征为反复发作的大脑神经元异常同步化放电,导致暂时性大脑功能失调。癫痫持续状态时死亡率高达20%。慢性癫痫长期反复发作也可引起不可逆的神经功能损害,导致遗留严重的认知功能损害和行为改变。癫痫形成过程被定义为正常的大脑发展成为慢性癫痫状态的一个过程,该过程涉及基因、分子、细胞甚至是环路上层面上的各种变化,其机制尚未明确。目前临床上大部分已知的有效抗癫痫药物也仅仅具有控制癫痫急性发作症状的作用,鲜少能延缓癫痫形成进展。抑郁症是情感性精神障碍的常见类型,是一种以显著而持久的心境低落为主要特征的综合征。在全球人口中,抑郁症的患病率约为3%。据调查,在我国抑郁症患病率约为3%～5%,患病人数已经超过2600万。临床可见心境低落与其处境不相称,情绪的消沉可以从闷闷不乐到悲痛欲绝,自卑抑郁,甚至悲观厌世,可有自杀企图或行为。每次发作持续至少2周以上、长者甚或数年,多数病例有反复发作的倾向。大量临床数据表明,抑郁症和癫痫这两种疾病存在共发病,被称为抑郁癫痫共发病。这种共发病是双向的,即癫痫患者抑郁发病率是对照组的3-5倍;抑郁症患者、有过抑郁症病史或者抑郁症家族史的人癫痫的发病率是对照组的2倍,曾经有过自杀企图的抑郁症患者,癫痫的发病风险提高到4.2倍。更重要的是,癫痫抑郁共发病非常不利于患者的预后和转归,患者的再住院率较高,治疗成效降低。事实上,一些抗癫痫药物,如加巴喷丁,拉莫三嗪,奥卡西平,噻加宾和丙戊酸钠,会导致心情压抑；而一些抗抑郁药,特别是在过量的情况下,会增加癫痫发作的风险。对于抑郁症发病机制的研究,公认的抑郁症发病机制是单胺类神经递质假说。该假说认为抑郁症是脑内单胺类递质去甲肾上腺素、5羟色胺和多巴胺等功能相对或绝对不足所致。临床治疗抑郁症有效的化学药物都是基于抑郁症单胺类神经递质假说,但是这些药物起效慢,通常需要服用28天以上。近年来,随着对抑郁症研究机制的不断深入,一些非单胺类神经递质的抑郁症发病机制被发现,如星形胶质细胞功能障碍假说、下丘脑-垂体-肾上腺轴亢奋假说、脑源性神经营养因子（BDNF）缺乏假说和免疫功能异常假说等。以下重点介绍抑郁症的星形胶质细胞功能障碍假说。在人类大脑中,主要有两种细胞,一种是神经元,另外一种是围绕在神经元旁的胶质细胞,胶质细胞的数量大约是神经元的10倍。神经胶质细胞包括星型胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞等。近年来对胶质细胞的主要亚细胞群——星形胶质细胞的功能已有崭新的认识。星形胶质细胞功能障碍参与抑郁症的发生主要表现在以下三个方面:一是星形胶质细胞的胶质纤维酸性蛋白（GFAP）表达改变在抑郁症发病中的作用;二是星形胶质细胞的兴奋性氨基酸转运体功能障碍在抑郁症发病中的作用;三是星形胶质细胞释放的ATP水平降低导致抑郁。至今,几乎没有对于抑郁癫痫共发病相关机制研究的报道。因此,本论文研究的目的,是弄清抑郁症后并发癫痫的机理、星形胶质细胞是否参与到了两者共发病之中、找到一种新的治疗抑郁、癫痫共发病的药物。首先,我们需要建立一个合适的动物模型来研究抑郁癫痫共发病。既然抑郁癫痫共发病是双向的,那么慢性癫痫模型造模成功的小鼠是否出现抑郁样行为?或者慢性抑郁模型造模成功后的小鼠癫痫易感性升高?我们发现,用经典的慢性癫痫模型——海人藻酸杏仁核点燃模型造模成功之后,小鼠在强迫游泳实验中并没有表现出抑郁样行为。然后,用经典的抑郁症动物模型——慢性社会挫败模型（CSDS）和慢性温和应激模型（CMS）造模成功之后,小鼠的癫痫易感性升高,并且用CSDS模型造模的抑郁小鼠相比与CMS小鼠癫痫易感性升高更明显。因此,我们用CSDS模型来研究抑郁症之后,癫痫易感性升高的机制。中枢神经系统有神经元和胶质细胞两大类细胞,课题组前期的研究发现星形胶质细胞的参与调控小鼠的抑郁样行为,因此我们的课题延续前人的研究,探索星形胶质细胞是否也参与到了抑郁癫痫共发病的过程中。GFAP——胶质纤维酸性蛋白是星形胶质细胞活化的标志物,我们发现,在慢性社会挫败模型（CSDS）伴随癫痫易感性升高的小鼠中,海马和皮层的GFAP蛋白水平表达下降。这提示我们,星形胶质细胞可能参与抑郁癫痫共发病。星型胶质细胞是非兴奋细胞,其激活的表现形式是胞内钙离子浓度的升高,这主要由G蛋白偶联受体-磷脂酰肌醇信号通路介导。IP3R2（Itpr2）是星型胶质细胞唯一的IP3受体。因此,我们通过敲除IP3R2（Itpr2）以沉默星型胶质细胞内钙信号,以研究星型胶质细胞是否通过钙依赖性释放递质来调控癫痫。我们发现Itpr2-/-小鼠在强迫游泳实验中出现抑郁样行为,并且在不同的癫痫动物模型中,检测出癫痫易感性升高。因此,星型胶质细胞钙沉默的Itpr2-/-小鼠是一种可以研究癫痫、抑郁共发病的工具鼠。课题组前期的研究发现,星形胶质细胞释放的ATP水平降低导致抑郁样行为。我们使用微透析的方法,测量了清醒状态下,野生型和Itpr2-/-小鼠皮层和海马CA1脑区的ATP释放水平,Itpr2-/-小鼠都降低了。为了验证Itpr2-/-小鼠ATP递质的降低是来自于胶质细胞的,而不是神经元导致的。我们培养了野生型和Itpr2-/-小鼠的神经元和胶质细胞,分别检测海马和皮层ATP的释放量,发现胶质细胞的确降低了,但是神经元没有变化。此外,我们还检测了 CSDS模型中小鼠ATP的水平,海马和皮层都降低了。这些结果都提示我们,星形胶质细胞释放的ATP水平降低可能在抑郁癫痫共发病中发挥关键作用,所以,我们使用dnSNARE小鼠进行下一步的研究。dnSNARE小鼠是一种胶质细胞以囊泡的形式释放的ATP水平降低的转基因小鼠。实验发现,dnSNARE小鼠海马和皮层的ATP水平降低,并且在断四环素（DOX）5天之后,dnSNARE小鼠在强迫游泳实验中出现抑郁样行为,同时也在PTZ诱导的急性癫痫模型中表现出高癫痫易感性。dnSNARE小鼠出现抑郁癫痫共发病再次验证了星形胶质细胞释放的ATP水平降低是共发病的关键因素。之后,为了探索ATP发挥作用的关键脑区,我们对Itpr2-/-小鼠不同脑区的脑电频谱进行分析。在静息状态下,和野生型小鼠相比,Itpr2-/-小鼠海马CA1脑区的Delta波、Deltaa波、1 Hz、3Hz这四种波段相对能量增高,Alpha波下降,而皮层的频谱没有变化。这提示我们,Itpr2-/-小鼠海马CA1脑区可能是导致这种小鼠出现癫痫抑郁共发病的关键脑区。已经有文献报道,ATP的P2Y1受体主要表达在中间神经元上,ATP作用于它的P2Y1受体激活抑制性环路。当ATP水平降低时,抑制性环路下降,兴奋性增高,导致癫痫易感性升高。我们记录Itpr2-/-小鼠CA1脑区椎体神经元的电活动,发现Itpr2-/-小鼠和野生型小鼠相比,动作电位发放增多,兴奋性传入sEPSC的频率和幅度都没有改变,而抑制性传入sIPSC频率降低了。这些结果表明,Itpr2-/-小鼠CA1脑区椎体神经元兴奋性增高是由于抑制性输入降低导致的。我们在循环液中给予P2Y1受体阻断剂MRS2179后,野生型小鼠sIPSC频率降低,但是Itpr2-/-小鼠没有进一步降低。在小鼠CA1脑区微量注射低浓度激动剂的ATP/ATPrs/MRS2365时,只有ATPrs可以在Itpr2-/-小鼠上发挥抗癫作用,但是,注射高浓度的ATP/ATPrs/MRS2365时,ATP/ATPrs/MRS2365均能发挥抗癫作用。给予P2Y1受体阻断剂MRS2179时,野生型小鼠出现癫痫易感性的增高,但是Itpr2-/-小鼠没有变化,即使同时补充了 ATPrs也不能逆转这种变化。在海马CA1脑区微量注射病毒pAAV-ZsGreen-ShRNA-mP2Y1后,野生型小鼠癫痫发作级别增高,Itpr2-/-小鼠没有变化。最后,我们给CSDS造模小鼠的海马CA1脑区微量注射MRS2365后,对抑郁敏感组小鼠的高癫痫易感性恢复正常。结论1、慢性抑郁小鼠的癫痫易感性升高,GFAP表达水平降低,皮层和海马脑区释放的ATP水平下降。2、星形胶质细胞钙沉默的Itpr2-/-小鼠表现出抑郁癫痫共发病,皮层和海马脑区释放的ATP水平也下降了。3、胶质细胞ATP释放水平降低的dnSNARE小鼠抑郁癫痫共发病。4、ATP通过作用于P2Y1受体,激活海马CA1脑区的抑制性环路,发挥抗癫痫的作用。5、在海马CA1脑区注射P2Y1受体的激动剂MRS2365后,慢性抑郁的小鼠不再表现出癫痫易感性升高。