BioArt按：癫痫是一种常见的中枢神经系统疾病，以脑内同步化放电引起的反复且突发性的发作为特征。经典学说认为癫痫发作是由于脑内兴奋--抑制失衡理论引起，因此临床上常用增强脑内抑制性功能的药物治疗癫痫，但是不仅副作用大，而且30%将产生耐药。而用特异性的方法解析癫痫发病的环路基础将非常有利于开发特异性的调控手段以及研发新的药物靶点。6月22日，Neuron杂志在线发表了浙江大学药学院陈忠教授课题组题为“Depolarized GABAergic Signaling in Subicular Microcircuits Mediates Generalized Seizure in Temporal Lobe Epilepsy”的研究论文，该研究发现颞叶癫痫继发性全身性大发作与下托脑区特异性地存在异常去极化信号通路相关，揭示了下托区GABA神经微环路在癫痫发病中作用机制，研究结果为精准治疗颞叶癫痫的药物新靶点研究提供了非常重要的实验依据。
论文解读：
癫痫是一种常见的中枢神经系统疾病，以脑内同步化放电引起的反复且突发性的发作为特征。经典学说认为癫痫发作是由于脑内兴奋--抑制失衡理论引起，因此临床上常用增强脑内抑制性功能的药物治疗癫痫，但是不仅副作用大，而且30%将产生耐药。陈忠教授课题组前期研究在EBioMedicine杂志的报道了激活内嗅皮层中的兴奋性谷氨酸能神经元反而产生抑制癫痫的作用，首次提示了精准靶向特定神经元的重要性（该论文2017年一发表就立即被F1000推荐）【1】（下图）。本研究在前期工作的基础上，进一步聚焦解析了颞叶癫痫继发性全身性大发作的发病机制。
颞叶癫痫是最常见的难治性癫痫类型，其中以海马及杏仁核为病灶（海马最为常见）的颞叶癫痫患者75%最终会发展为难治性癫痫【2】。如果起源于局灶性的发作活动扩散到全脑，则表现为继发性的全身性癫痫大发作，约70%的局灶性发作都会经历继发的全身性发作[【3】，而且此类发作的不完全控制是临床突然死亡的重要风险因素。手术切除颞叶区病灶可以让部分难治性颞叶癫痫患者短期内不再发作，然而适合手术的患者有限，而且即使经历术后仍旧有30%的癫痫患者3-5年内癫痫复发【4】。并且颞叶癫痫手术切除的区域（海马、杏仁核等边缘系统结构）与学习记忆、情感认知密切相关，患者在术后会出现多种认知功能障碍及并发症【5】。许多癫痫病人仍然在被创伤、死亡、精神心理和认知损伤等问题困扰。因此，用特异性的方法解析癫痫发病的环路基础将非常有利于开发特异性的调控手段以及研发新的药物靶点。
在该研究中，陈忠教授课题组的研究人员首先利用浙大附属二院癫痫中心临床颞叶患者结构磁共振图像，发现颞叶癫痫患者海马各个亚区均存在不同程度的萎缩（下图）。但如果患者存在全身性大发作，那么下托区结构萎缩异常严重，提示下托区与继发性的全身性大发作密切相关。
进一步，研究人员将目光聚焦在癫痫动物模型中探求下托在大发作中潜在的作用。利用在不同的小鼠颞叶模型中（电点燃模型和海人藻酸模型），研究人员利用光遗传学或化学遗传学选择性激活下托区一类抑制性的GABA能神经元，发现其可以抑制另外一类锥体神经元的放电，并且抑制继发性癫痫大发作的形成。有意思的是，一旦大发作稳定获得后，再激活这类抑制性的GABA能神经元却能增强一部分锥体神经元的放电，进而加重癫痫大发作，提示GABA能神经元在癫痫大发作的形成和发作阶段存在完全不同的作用。
由于GABAA受体为氯离子通道，短杆肽穿孔膜片钳显示，大发作形成后下托的GABA能神经元存在去极化的现象。下托GABA能神经元在大发作的这种功能转变是由氯转运蛋白NKCC1和KCC2表达改变引起的异常去极化的GABA能信号所介导的，用药理学手段或者基因干预手段抑制NKCC1的功能，可以逆转激活下托GABA能神经元的促癫痫大发作的作用（下图）。
同时，这种去极化的GABA能神经元具有细胞亚型特异性，激活下托小清蛋白阳性的GABA能神经元促进大发作，而激活下托的生长抑素阳性的GABA能神经元抑制大发作，提示下托小清蛋白阳性的GABA能神经元比生长抑素阳性的GABA能神经元容易产生去极化。
最后，研究人员直接用抑制性光敏感质子泵Arch（而非氯离子泵NpHR3.0）抑制下托的锥体细胞可以较好的抑制大发作，进一步证实了去极化现象的存在（下图）。
该研究首次在体水平上阐明了由氯转运蛋白引起的下托脑区内GABA神经微环路的异常去极化信号对于颞叶癫痫中的继发性的全身性大发作具有重要作用。这一发现表明在癫痫的不用阶段GABA能神经元具有完全不用的作用，且这种特性具有细胞亚型特异性，进一步补充了经典的癫痫发病机制学说，有望为临床精准治疗颞叶癫痫提供一种新的药物靶点和治疗策略。
据悉，该研究由陈忠教授课题组博士后汪仪和徐层林等人共同完成。本研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金委创新群体项目和浙江省科技厅小分子药物研发关键技术科技创新团队项目的资助。
陈忠课题组成员合影
参考文献：
1. Xu Z, Wang Y, Chen B, Xu C, Wu X, Wang Y, Zhang S, Hu W, Wang S, Guo Y, Zhang X, Luo J, Duan S, Chen Z, Entorhinal Principal Neurons Mediate Brain-stimulation Treatments for Epilepsy. EBioMedicine. 2016 Dec;14:148-160.
2. Szoeke CE, Newton M, Wood JM, Goldstein D, Berkovic SF, TJ OB, and Sheffield LJ, Update on pharmacogenetics in epilepsy: a brief review. Lancet Neurol 2006; 5(2):189-196.
3. Blumenfeld H, Varghese GI, Purcaro MJ, Motelow JE, Enev M, McNally KA, Levin AR, Hirsch LJ, Tikofsky R, Zubal IG, Paige AL, and Spencer SS, Cortical and subcortical networks in human secondarily generalized tonic-clonic seizures. Brain 2009; 132(Pt 4):999-1012.
4. Thom M, Mathern GW, Cross JH, and Bertram EH, Mesial temporal lobe epilepsy: How do we improve surgical outcome? Ann Neurol 2010; 68(4):424-434.
5. Berg AT, Epilepsy: Efficacy of epilepsy surgery: what are the questions today? Nat Rev Neurol 2011; 7(6):311-312.
陈忠，教授，博士生导师。教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，浙江大学医药学部副主任，国家政府特殊津贴获得者、卫生部医学神经生物学重点实验室和浙江省神经生物学重点实验室副主任。陈忠教授1992年毕业于上海医科大学，1999年在日本冈山大学获得博士学位。曾先后担任浙江大学基础医学院副院长，药学院常务副院长兼医学部副主任，浙江中医药大学副校长，并先后入选浙江省151人才重点培养层次（2006）、浙江省小分子药物研发关键技术创新团队负责人、浙江省首批卫生领军人才、参与获得国家自然科学二等奖和省科技进步一等奖。中国药理学学会常务理事，中国药理学会神经精神药理学专业委员会副主任委员，浙江省药理学会理事长。《Neurosci Bull》副主编，《CNS Neurosci Ther》《Clin Exp Pharmacol Physiol》《Acta Pharmacol Sin》编委以及《药学学报》《中国药理学通报》《浙江大学学报》编委。先后主持国家杰出青年科学基金，两项国家自然科学基金重点项目和多项国家自然科学基金，主要研究方向为脑缺血的发病机制及治疗靶点的研究；癫痫发生和治疗的分子机制研究。
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