新研究显示突触可塑性在调节癫痫患者大脑功能中的关键作用

作者：YCU 高级医学研究中心

New study shows key role of synaptic plasticity in modulating brain function in patients with epilepsy

(左图）在没有全身性发作的局灶性癫痫发作患者中，兴奋在一定程度上受到抑制的控制，而在同一区域，AMPAR耦合的病理性兴奋上调会增强抑制作用。(右图）在 FBTCS（局灶性至双侧强直阵挛性发作）患者中，AMPAR 耦合的抑制作用被认为会在大脑中扩散，从而导致从局灶性发作转变为全身性发作。图片来源：横滨市立大学的高桥拓也（Takuya Takahashi

癫痫是一种以大脑过度电活动为特征的神经系统疾病，其发病机制至今仍不清楚。现在，日本的研究人员利用一种新型放射性示踪剂（[11C]K-2，这是第一种对活体人脑中的α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体（AMPAR）进行可视化和量化的技术），得以深入了解 AMPAR 在癫痫发生过程中的作用。他们的研究成果将有助于开发治疗癫痫患者的新疗法。

癫痫--一种导致反复发作、无诱因癫痫发作的神经系统疾病--影响着全球数百万人。虽然大脑电节律失衡被认为是导致癫痫的一个主要因素，但其潜在的病理生理机制仍然难以捉摸。

现在，由横滨市立大学研究人员领导的研究小组在《细胞报告医学》（Cell Reports Medicine）上发表的一项研究中，研究了癫痫患者的大脑功能，揭示了这种疾病的生物学基础。

研究小组利用正电子发射断层扫描（PET）和脑电图（EEG）分析了α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体（AMPARs）在癫痫发生过程中的作用。"AMPARs在大脑突触可塑性中发挥着关键作用。因此，我们最近开发了一种PET放射性示踪剂--[11C]K-2，这是第一种也是唯一一种可用于量化活体人脑中AMPAR密度的技术。横滨市立大学医学研究生院的高桥拓也教授是这项研究的第一作者，他解释说："这种示踪剂使我们能够研究 AMPAR 密度与脑电图测量的大脑动态电活动之间的关系。

神经元突触促进了神经元之间的信息传递。然而，突触功能障碍会导致包括癫痫在内的各种脑部疾病。突触可塑性--神经元活动导致神经元之间连接强度变化的过程--主要有两种形式：希比可塑性和同态可塑性。希比可塑性促进了信息在神经元中编码和保留的机制，而同态可塑性则使神经元回到其原始状态。本研究的前提是，涉及 AMPAR 的突触可塑性功能失常会引发癫痫发生。

为了深入了解癫痫发生的生物学机制，研究人员对癫痫患者体内放射性标记的AMPAR的贩运进行了监测。他们发现，在局灶性癫痫中，细胞表面AMPAR密度与伽马活动的振幅呈正相关。此外，从局灶性癫痫发作到全身性癫痫发作的转变过程中，AMPAR-θ活动正耦合消失，AMPAR-θ活动负耦合扩散。据报道，从局灶到双侧强直阵挛发作是癫痫患者意外猝死的最重要风险因素，因此这一结果具有极其重要的意义。

研究人员还发现，在局灶性癫痫发作患者中，AMPAR贩运的增加也会增加异常伽马活动的振幅，这在脑电图测量中很明显。与此相反，全身性癫痫发作患者细胞表面的AMPAR减少。这种减少与异常伽马活动振幅的增加有关。研究人员还注意到，癫痫患者的 AMPAR 水平低于健康对照组。与局灶性癫痫发作患者相比，全身性癫痫发作患者在大脑皮层更大的区域也显示出较低的AMPAR水平。

"高桥教授说："鉴于这些发现，我们认为，增加AMPAR贩运的希比可塑性和癫痫发作时突触功能代偿性下调的平衡性缩放可以调节癫痫患者的大脑功能。

总之，该研究小组的发现消除了人们对人类癫痫生物学基础的一些疑虑，也可能为这种疾病的患者开发出新的有效疗法。

(责任编辑：泉水)

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