Neuropilin-2在癫痫发生中的作用及其分子机制的研究
批准号:
31970901
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
王强
依托单位:
学科分类:
分子与细胞神经生物学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
王强
中文摘要
作为神经系统最常见的疾病之一,癫痫有着复杂的发病机制,中枢神经系统兴奋与抑制间的不平衡是影响癫痫发生的重要因素之一。神经元轴突导向分子受体Npn-2在神经系统发育、成熟过程中起重要作用。在成熟的神经元中,Npn-2蛋白表达在兴奋型神经元突触后部位,参与突触可塑性的调节,在维持神经元兴奋和抑制间的平衡中起关键作用。小鼠模型中,Npn-2的缺失可以导致自发癫痫的发生,然而这个过程的机制尚不明确。本研究项目提出Npn-2通过对成熟神经元的调节来影响癫痫发生的假说,将使用遗传学加上动物癫痫模型的方法对这个假说进行验证。在使用组织特异性敲除来确定Npn-2起作用的组织后,还将在成年鼠中应用药物诱导的特异性敲除来进一步明确Npn-2影响癫痫发生的作用时间。最后,本项目还将探索Npn-2在癫痫中作用的信号传导通路,用以阐明这个过程的分子机制。本研究的结果将为癫痫发病机制带来新的认识,提供可能的治疗靶点。
英文摘要
Epilepsy is a chronic neurological disease with complex underlying mechanisms. The neuronal network excitation and inhibition imbalance is one of the major factors in epilepsy formation. Axon guidance receptor Npn-2 is essential for the development and maturation of the nervous system. Npn-2 knockout mice show spontaneous occurrence of epilepsy. Our previous study found that Npn-2 is expressed at postsynaptic density in excitatory neurons and plays key role in regulating homeostatic plasticity while controlling the balance between neuronal excitation and inhibition. Here we propose that the prone to epilepsy in Npn-2 knockout mice is due to its function in regulation of homeostatic synaptic plasticity at mature neurons. To this end, we will use tissue specific-inducible CRE to remove Npn-2 in tissue and developmental stage specific manners. In addition, we will conduct RNAseq and proteomic screens to explore signaling pathways downstream of Npn-2. Our proposed research will provide insight into underlying mechanisms of epilepsy and possibly discover new therapeutic targets.
本课题着重研究Npn-2 分子及其下游信号通路在癫痫模型中影响苔藓纤维出芽以及癫痫发生发展的功能。本研究同时使用离体和在体模型研究Npn-2的功能及其下游通路。使用脑立体定向注射技术将带有Npn-2及其下游分子CRMP2 shRNA的AAV病毒注射到成年大鼠的海马齿状回中来敲低这些分子的表达水平。同时,本研究采用体外培养的海马原代神经元测试Npn-2及其下游分子CRMP2是否可以调控轴突侧支形成。Npn-2在成年动物中呈持续稳定表达,尤其是在海马齿状回颗粒细胞中有特异表达。在成年颗粒细胞中Npn-2表达降低后会导致成熟神经元轴突和侧支发生异常生长,这种变化可以直接导致异常神经环路的形成。Npn-2敲低可以加剧动物癫痫模型中苔藓纤维的出芽,并且增加癫痫模型动物的癫痫易感性和癫痫发作程度。体外实验更进一步证实Npn-2缺失可以增加轴突侧支的形成。此外,本研究还发现CRMP2分子作为Npn-2下游在癫痫的发作中起关键作用。CRMP2磷酸化水平受到Npn-2信号通路的调节,影响到海马颗粒细胞轴突侧支的异常生长。CRMP2表达水平的降低可以改善Npn-2缺失引起的癫痫动物模型中海马苔藓纤维出芽变化和癫痫的发作水平。由于Npn-2最早是被发现在发育中起重要作用,以往的研究主要是聚焦其在发育中的作用,或者是发育过程中的缺陷引起的成年期病变。本研究的结果直接证明了Npn-2及其下游分子CRMP2在成年动物中也扮演了不可或缺的角色,Npn-2的缺失可以在成年动物中引起异常环路的形成,这种环路的变化对神经系统疾病的发生尤为关键,本研究着重阐述其在癫痫发病中的作用,不排除Npn-2在其他神经系统疾病中也有可能起到重要的作用。
国内基金
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