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丘脑前核GABA能神经元在全导多棘波串的产生及特发性全面性癫痫耐药机制中的作用研究

批准号:
82071453
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
孙妍萍
依托单位:
学科分类:
神经电活动异常与发作性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙妍萍

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
特发性全面性癫痫的耐药机制是目前癫痫领域的热点和难点问题。申请人研究首次发现全导多棘波串是耐药性特发性全面性癫痫的脑电图标志物(Neurology, 2018),提示深入分析全导多棘波串可能会揭示其耐药机制。丘脑前核是临床上深部脑刺激治疗耐药性癫痫的靶点之一,申请人预实验发现耐药性患者丘脑区域的γ-氨基丁酸(GABA)功能异常,且基础研究发现光遗传学激活丘脑前核GABA能神经元能够有效抑制耐药性癫痫发作。因此申请人推断丘脑前核GABA能异常可能与全导多棘波串的产生及耐药性机制有关。申请人拟在前期研究基础上,通过EEG-fMRI、EEG-MRS、钙信号记录、离体电生理、光/化学遗传学和药理学等手段,在临床研究和基础整体动物模型两个层面明确在耐药性特发性全面性癫痫中,丘脑前核GABA能突触抑制作用在全导多棘波串的产生及耐药机制中的作用,为临床药物治疗提供理论依据,同时也为新药研发提供新的靶点。
英文摘要
It is still a hot and difficult point for the mechanisms of drug resistance in idiopathic generalized epilepsy. We found that generalized polyspike train is a biomarker of drug resistant idiopathic generalized epilepsy for the first time in the world. By deeply studying of generalized polyspike train we may find the mechanism of drug resistance. Anterior nucleus of thalamus is one of the treatment target of deep brain stimulation. The applicant found that γ-aminobutyric acid (GABA) function in thalamic area of drug-resistant patients was abnormal in the preliminary experiment, and the basic research found that the activation of GABA neurons in the light of genetics can effectively inhibit drug-resistant epilepsy. Therefore, the applicant infers that the abnormal GABAergic activity in the anterior thalamic nucleus may be related to the production of generalized polyspike train and the mechanism of drug resistance. On the basis of previous studies, the applicant intends to clarify the role of GABA synaptic inhibition in the production of generalized polyspike train and the mechanism of drug resistance by means of EEG-fMRI, EEG-MRS, calcium signal recording, in vitro electrophysiology, photochemical genetics and pharmacology in clinical research and basic whole animal model, so as to provide theoretical foundation for clinical drug treatment and potential target for new drug development.
特发性全面性癫痫(idiopathic generalized epilepsy, IGE)是一组非局灶性发病、无明确病因的癫痫综合征,其发病机制主要与遗传易感性相关。IGE发病率较高,约占所有癫痫患者的三分之一。尽管现有抗癫痫药物能够控制50%-75%的IGE患者发作,但仍有约30%的患者对药物治疗不敏感,发展为耐药性IGE。由于耐药性IGE的发作起源广泛,无法通过手术干预,因此其治疗一直是临床上的重大挑战。申请人前期研究发现,耐药性IGE患者在睡眠过程中普遍出现全导多棘波串(generalized polyspike trains, GPTs),即不超过1秒的全导节律性棘波爆发放电,并首次提出GPTs可能是耐药性IGE的生物标志物。此外,全导快节律的发生被认为与γ-氨基丁酸(GABA)能抑制功能的减退密切相关,而丘脑前核作为深部脑刺激治疗耐药性癫痫的关键靶点,其GABA能神经元的功能障碍可能在耐药性IGE中发挥重要作用。基于上述背景,本项目旨在从临床和动物实验两个层面,系统研究耐药性IGE中GPTs的产生机制及其与丘脑前核GABA能功能障碍的关系。通过构建耐药性IGE小鼠模型,结合光遗传学和化学遗传学技术,重点研究丘脑前核小清蛋白(parvalbumin, PV)阳性GABA能神经元在GPTs发生及耐药性形成中的作用。研究发现,耐药性IGE小鼠普遍出现GPTs,且丘脑前核PV神经元的活性显著降低。通过光遗传学激活丘脑前核PV神经元,能够显著抑制GPTs的产生并减少癫痫发作,而抑制PV神经元则加重癫痫发作。这一结果表明,丘脑前核PV神经元是调控耐药性IGE的关键节点,可能成为潜在的治疗靶点。此外,研究还发现,调控丘脑前核GABA能神经元相关环路的兴奋性,不仅能够改善耐药性IGE小鼠的癫痫发作,还能显著缓解其伴随的情绪认知障碍,为耐药性IGE及其共病的治疗提供了新的思路。.本项目的重要科学意义在于:首次揭示了丘脑前核PV神经元在耐药性IGE中的关键作用,阐明了GPTs产生的神经环路机制,为耐药性IGE的早期诊断和治疗提供了新的生物标志物和干预靶点。此外,研究还发现调控丘脑前核GABA能神经元能够同时改善癫痫发作及其共病,为全面性癫痫的多维度治疗提供了理论依据。这些成果不仅深化了对耐药性IGE发病机制的理解,也为开发针对耐药性癫痫的新型治疗策略奠定了重要基础。
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