天津医科大学谌辉团队发现抑制海马CA1锥体神经元可以缓解颞叶癫痫

　　天津医科大学的谌辉团队在发表于《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）2024年第2期的最新研究发现全身性颞叶癫痫（TLE）的发生与CA1和运动皮质M1的钙信号异常紧密相关，随着TLE发作等级的增加，CA1和M1锥体神经元钙信号同步性增强。而通过化学遗传法特异性抑制CA1锥体神经元，减缓TLE发作进程、降低小鼠死亡率的效果。

　　颞叶癫痫是一种较为常见的癫痫发作类型，通常是由颞叶内的神经元异常放电所导致的。颞叶是大脑中的一个重要区域，涉及人类的重要认知和情感功能，如语言、记忆、视觉和听觉处理、情绪等。因此，颞叶癫痫可导致患者出现口语障碍、视觉幻觉、意识障碍、情绪波动等多种症状。目前癫痫主要以药物治疗为主，仍有部分癫痫患者经过长期药物治疗，还反复出现癫痫发作，其中70%为TLE 患者，TLE 具有高复发性、难治性等特点。目前认为，颞叶癫痫发作时颞叶内神经元的放电异常与神经递质、神经元内离子平衡失调等因素有关，钙活动介导的信号通路在调节动作电位传播中具有重要作用。在自由活动的颞叶癫痫小鼠中还没有研究报道海马和皮质的异常钙信号在多个脑区中的传播情况，这是一个值得关注的问题。

　　此次他们发现不同等级TLE发作会伴随特征各异的CA1和M1锥体神经元钙信号异常。通过化学遗传法特异性抑制CA1锥体神经元，可以间接影响M1锥体神经元的兴奋性，挽救中枢神经系统中的异常兴奋，达到了减缓TLE发作进程、改善CA1和M1钙稳态异常、降低小鼠死亡率的效果。

　　1.使用化学遗传法抑制双侧CA1锥体神经元能缓解TLE发作，使得不同等级TLE发作的潜伏期延长、高等级TLE发作概率降低、TLE发作期间的死亡率下降，以及发作后的恢复率增高；同时，CA1锥体神经元抑制还能改善CA1和M1的钙稳态异常，能减少两个脑区与TLE发作相关的异常钙信号。

　　2.TLE 发作时CA1与M1的钙信号具有一定同步性。TLE发作时，无论是CA1和M1中所有神经细胞（包括所有神经元和胶质细胞）的钙信号，还是单独锥体神经元的钙信号，都具有一定同步性，并且这种同步性常随TLE发作程度变高而增强。

　　3.CA1和M1锥体神经元钙信号与不同TLE发作之间的关系明晰。不同等级的癫痫发作伴随小鼠不同的行为表征，在之前研究的基础上，本文对CA1和M1锥体神经元钙信号与不同发作行为之间的关系进行了详尽分析和阐述，提示TLE发作会伴随的复杂胞内Ca2+浓度变化，并且两个脑区的钙信号关系会随着行为变化而发生改变。

　　文章第一作者陈峰博士，共同第一作者董茜硕士，通讯作者天津医科大学谌辉教授。该项工作得到了中国国家自然科学基金和天津市研究生科研创新项目资助。

　　文章摘要：细胞内钙离子的动态变化被认为与诱发颞叶癫痫有关，而且对海马区钙离子的调节已被证明可以影响颞叶癫痫。然而，调节海马CA1区锥体神经元的钙离子活动对颞叶癫痫的影响尚不清楚，而且迄今为止还未见自由活动的颞叶癫痫小鼠中海马和大脑皮质的异常钙信号在多个脑区中传播情况。在此，实验使用多通道纤维测光系统连续记录颞叶癫痫海马CA1区和运动皮质M1的钙信号变化。结果发现：（1）使用化学遗传法抑制双侧CA1锥体神经元能缓解颞叶癫痫发作，使得不同等级颞叶癫痫发作的潜伏期延长、高等级颞叶癫痫发作概率降低、颞叶癫痫发作期间的死亡率下降，以及发作后的恢复率增高；同时，CA1区锥体神经元抑制还能改善CA1区和M1的钙稳态异常，能减少两个脑区与颞叶癫痫发作相关的异常钙信号。（2）颞叶癫痫 发作时CA1区与M1的钙信号具有一定同步性。颞叶癫痫发作时，无论是CA1和M1中所有神经细胞（包括所有神经元和胶质细胞）的钙信号，还是单独锥体神经元的钙信号，都具有一定同步性，并且这种同步性常随颞叶癫痫发作程度变高而增强。（3）CA1区和M1锥体神经元钙信号与不同颞叶癫痫发作之间的关系明晰。颞叶癫痫发作会伴随的复杂胞内Ca2+浓度变化，并且两个脑区的钙信号关系会随着行为变化而发生改变。实验结果表明，CA1区和M1之间的钙离子动态可以对不同等级的癫痫行为具有特异性，选择性地调节CA1区锥体神经元的异常钙离子信号可以有效缓解颞叶癫痫，从而阐明了颞叶癫痫诊断和治疗策略提供潜在新分子机制。