引起颞叶癫痫的真正原因是什么？

【Ref: Bedner P, et al. Brain. 2015 May;138(Pt 5):1208-22. doi: 10.1093/brain/awv067. Epub 2015 Mar 12.】

在很长一段时间内，癫痫被认为由神经元功能失调所引起，因此，抗癫痫药物的研发主要针对影响神经元功能上。目前，公认神经胶质细胞是中枢神经系统中的主动联络参与者，于是研究转向神经胶质细胞在癫痫病理过程中所起的作用。近期，德国波恩大学细胞神经科学和医学研究所的Bedner等在难治性颞叶癫痫患者中分离出的新鲜海马标本中，发现海马内星形胶质细胞呈偶联状态。研究结果发表于2015年5月的《Brain》上。

研究纳入119例难治性颞叶内侧癫痫患者的海马标本。病理学检查结果显示，75例为海马硬化症患者，严重损伤的海马神经元集中在海马CA1、CA3、CA4亚区。另外44例患者，海马没有或只有轻微的形态改变。

该研究结合膜片钳记录、K⁺浓度分析、脑电图或视频监控和原基分布图分析技术，比较颞叶内侧癫痫（MTLE）不伴硬化症者（n=44）和伴硬化症者（n=75）的海马星形胶质细胞标本的功能特性。发现颞叶内侧癫痫伴硬化症患者的海马完全缺乏真正的星形胶质细胞和缝隙连接的偶联，而偶联的星形胶质细胞大量存在于非硬化症标本中。

为确定这些神经胶质细胞的变化是否是颞叶内侧癫痫伴硬化症引起的，作者设计小鼠模型，通过单侧皮质内注射红藻氨酸，创建模拟人类颞叶癫痫伴硬化症的病灶。模型中，解偶联的K⁺缓冲时间先于神经细胞凋亡和自发性癫痫的发作。通过鼠腹腔内注射脂多糖诱导解偶联，防止敲除Toll样受体4（TLR4）基因的小鼠通过急性细胞因子或脂多糖孵化进行原位复制。原基分布图证实在颞叶癫痫伴硬化症过程中，星形胶质细胞获得了一种非典型功能表型和失偶联。

图1. 星形胶质细胞和NG2细胞在非硬化症与硬化症患者海马中的特征。A.星形胶质细胞的全细胞电流模式以被动静息电导为主。正电压时，快速应用谷氨酸外面向外模式的膜片钳记录不能诱导外向电流，表明离子型受体缺失。内向电流则是由于谷氨酸摄取引起。B.海马星形胶质细胞间缝隙连接偶联显示，由单个细胞进行扩散，充满示踪剂的细胞通过膜片钳全细胞记录20分钟。比例尺=100μm。C.NG2细胞典型的全细胞电流模式（左）。闪光光解笼锁谷氨酸激活电流的线性电流/电压（中，右），表明离子型受体表达。D.生物素标记的NG2细胞表示缺乏示踪偶联。比例尺=25μm。E.复杂的电流模式类似人海马硬化中的NG2细胞（左）。应用离体细胞的谷氨酸外面向外模式证明谷氨酸离子受体和线性电流/电压曲线表达（中、右）。F.没有观察到细胞生物素在海马硬化细胞间的扩散。比例尺=25μm。G.这些细胞共同表达谷氨酸离子受体和谷氨酸转运体的一部分，通过NBQX所显示的不完整的内向电流。H.颞叶内侧癫痫伴硬化症患者被动电流模式的海马细胞几乎完全消失。“（）”内为细胞数。

图2. 注射红藻氨酸的小鼠海马内，真正的星形胶质细胞和缝隙连接偶联消失。A.注射3个月红藻氨酸癫痫小鼠的海马硬化切片显示示踪剂偶联解除（左上）。对侧海马星形胶质细胞显示丰富的缝隙连接偶联（左下）。比例尺=100μm。B.示踪剂偶联实验总结。比较注射红藻氨酸小鼠大脑半球硬化和非硬化海马切片细胞间细胞生物素的扩散程度，切片来自对侧海马组织。注射3个月和6个月红藻氨酸的海马硬化切片，没有检测到扩散的细胞生物素。星形胶质细胞仍然偶联在非硬化的海马切片，切片也来自对侧海马组织。癫痫持续状态9个月后，发现海马硬化段被动电流模式的细胞完全消失，反之则出现在同侧注射红藻氨酸的非硬化海马切片。在对侧海马，星形胶质细胞分别偶联到23.8±16.8（n=13片，5只小鼠）和29.6±21（n=18片，5只小鼠）细胞。非硬化同侧切片的缝隙连接偶联与对侧无差异。C.失去蛋白标记试剂盒101（SR101）由海马硬化的星形胶质细胞吸收。利用SR101培养注射红藻氨酸9个月的癫痫小鼠海马切片中，检测到对侧海马CA1区星形胶质细胞标记。在同侧海马组织中，没有检测到标记的细胞。比例尺=15μm。

图3. 潜伏期注射红藻氨酸后示踪剂偶联降低和K⁺清除率受损。A.注射红藻氨酸4小时后，同侧海马的示踪剂偶联减少。比例尺=100μm。B.同侧脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法（TUNEL）注射红藻氨酸4小时和6小时。注射红藻氨酸4小时的小鼠海马锥体细胞层没有检测到TUNEL阳性细胞，而在6小时注射部位充满了海马锥体神经元。比例尺=250μm。C.同侧海马组织背侧切片星形胶质细胞缝隙连接偶联总结，以对侧百分比表示。同侧和对侧的测量都在同一层面进行，排除有癫痫史的实验小鼠。同侧海马组织中，每个时间点检测星形胶质细胞缝隙连接偶联都显著较少。假注射并没有改变缝隙连接偶联。D.探讨在缝隙连接偶联中K⁺清除率的依赖性，星形胶质细胞在膜片钳模式下进行。E.染色偶联量化图。F-G.星形胶质细胞长期、大量K⁺依赖性原件电压刺激反应（△V_K，虚线）分析无（蓝色和红色描记线）与有缝隙连接甘珀酸阻断剂（灰色描记线）的表现和标准化纤维凌空抽射现象。在对侧，经甘珀酸处理过的切片刺激反应显著大于未处理过的切片，而同侧的甘珀酸对△V_K无影响。同侧和对侧的甘珀酸值有显著差异（p=0.003）。

图4. 癫痫过程中星形胶质细胞获得异常表型。A.原基分布图实验示意图。B.增强型黄色荧光蛋白阳性细胞缺乏缝隙连接偶联并且显示异常输入电阻（43M?），不同于真正的星形胶质细胞。比例尺=20μm。C.注射红藻氨酸后，示踪剂偶联分析在不同时间点的增强型黄色荧光蛋白阳性细胞显示在潜伏期缝隙连接偶联显著减少，6个月后缝隙连接偶联细胞完全消失。D.注射红藻氨酸后，星形胶质细胞的膜电流非典型性增强型黄色荧光蛋白阳性细胞比率增加。E.注射红藻氨酸5天和3个月后TUNEL/GFAP/Draq5三种冠状脑切片染色。在同侧海马硬化和非硬化组织中没有检测到星形胶质细胞凋亡。

图5. 促细胞炎性因子和脂多糖抑制星形胶质细胞缝隙连接偶联。A. TRL4基因敲除的小鼠注射红藻氨酸1天后，并不影响星形胶质细胞的缝隙连接偶联。B.在IL1B，IL1B/TNF（10ng/ml）或脂多糖（LPS，1ug/ml）中培养3-4.5小时后，利用示踪剂偶联进行原位快速脑切片分析。细胞因子和脂多糖在星形胶质细胞缝隙连接偶联中显著降低。C.脂多糖在体内星形胶质细胞缝隙连接偶联中的影响。小鼠腹腔注射脂多糖5天后（5mg/kg），利用快速脑切片评估缝隙连接偶联。脂多糖在缝隙连接偶联中显著降低。左乙拉西坦治疗（150mg/kg，i.p. 1天2次）腹腔注射脂多糖小鼠5天，缝隙连接偶联完全恢复。

该研究结果表明，星形胶质细胞解偶联所引起细胞功能障碍是颞叶癫痫伴硬化症发生的主要原因。

（新乡医学院李信晓编译，德国科隆大学医学院神经外科郑锋博士审校，《神外资讯》编辑部主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）