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治療癲癇新藥物！PNAS：揭示連接蛋白半通道在顳葉癲癇發病過程中的重要作用

健康知識養生常識

顳葉癲癇（temporallobeepilepsy ， TLE）是一種表現為從顳葉開始的自發和反復的癲癇發作的神經系統性疾病 。 現有的抗癲癇藥物主要通過直接調控神經元的活動 ， 但有約三分之一的病人具有抗藥性 。 多項研究表明 ， 星形膠質細胞對調節神經元活動有重要作用 。
治療癲癇新藥物！PNAS：揭示連接蛋白半通道在顳葉癲癇發病過程中的重要作用
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星形膠質細胞通過連接蛋白半通道（connexinhemichannel）釋放膠質遞質（gliotransmitters） ， 例如谷氨酸鹽 ， D-絲氨酸 ， ATP等 。 在病理條件下 ， 連接蛋白半通道開放程度的上升會導致過量的膠質遞質被釋放到神經元的周圍 ， 從而進一步增強神經炎癥和神經元的興奮性 ， 進一步導致神經元損傷 。 然而 ， 連接蛋白半通道在顳葉癲癇的發病過程中的具體作用還需要進一步的探索 。
治療癲癇新藥物！PNAS：揭示連接蛋白半通道在顳葉癲癇發病過程中的重要作用
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近日 ， 香港城市大學的劉俊宇團隊聯合瓦爾帕萊索大學的JuanC.Sáez團隊在《美國科學院院報》(ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica)雜志上發表了題為Inhibitionofconnexinhemichannelsalleviatesneuroinflammationandhyperexcitabilityintemporallobeepilepsy的研究論文 。
治療癲癇新藥物！PNAS：揭示連接蛋白半通道在顳葉癲癇發病過程中的重要作用
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通過使用一種名為D4的連接蛋白半通道新型抑制藥物 ， 該論文揭示了連接蛋白半通道在減輕顳葉癲癇發病過程中的神經炎癥和過度興奮的重要作用 。
研究人員首先發現連接蛋白半通道抑制劑D4的預處理顯著提高了毛果蕓香堿（pilocarpine）造模的癲癇動物的存活率 。 為了探究D4對癲癇引起的神經炎癥反應的影響 ， 研究人員發現在癲癇造模的七天后 ， D4降低了由毛果蕓香堿引起的星狀細胞和小膠質細胞在梨狀皮質和海馬中表達的上升 。
接下來 ， 為了探究D4對癲癇引起的神經元過度興奮的影響 ， 研究人員發現D4的預處理提高癲癇動物中海馬CA1區域的單個錐體神經元（Pyramidalneuron）的自發性抑制性突觸后電流（spontaneousinhibitorypostsynapticcurrents,sIPSCs）的頻率 ， 說明D4減輕了由癲癇引起的神經元的抑制性降低 。
與此同時 ， D4極大幅度地降低了癲癇大發作時初級運動皮層的局部場電位（localfieldpotential）的電圖癲癇活動（electrographicseizureactivity） ， 癲癇樣棘波（epilepticspikes）的數量以及高幅值棘波（high-amplitudespikes）的比例 。 接下來 ， 為了探究癲癇發病過程中的分子事件和基因表達 ， 研究人員檢測了突觸和炎癥相關基因的mRNA表達 。
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研究人員發現在造模后三天 ， 在梨狀皮質和海馬中 ， 突觸相關基因（包括gad1,vglut1,homer1,pvalb）表達量降低 ， 而炎癥相關基因（包括gfap,cd68,trem2,cx3cr1,tlr9,c3,nlrp3,tnf,tnfr1）表達量顯著升高 。 癲癇發作后給D4藥提高了突觸相關基因的mRNA表達 ， 并降低了炎癥相關基因的mRNA表達 。 這些結果表明 ， 通過D4抑制連接蛋白半通道可以在基因和蛋白的層面上抑制癲癇動物的神經炎癥 ， 以及神經元過度興奮 。
接下來 ， 為了探究D4作用的機制 ， 研究人員首先利用羧基熒光素（carboxyfluorescein ， CBF）上色實驗來反映連接蛋白半通道的活性 。 研究人員發現不論是在急性腦切片還是在動物體內的D4處理 ， 都可以降低癲癇動物組梨狀皮質和海馬中羧基熒光素的總上色率以及在星狀細胞中的上色率 。 這些結果反映了D4能抑制癲癇引起的連接蛋白半通道的活性升高 。
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與此同時 ， 為了探究D4與不同類型的連接蛋白半通道和縫隙連接通道（gapjunctionchannel）的作用機制 ， 研究人員做了一系列分子模擬對接（moleculardocking）實驗 ， 并發現相比于Cx43縫隙連接通道或Cx39連接蛋白半通道 ， D4與Cx43連接蛋白半通道之間有著更強的結合親和力（bindingaffinity） 。