摘要
癫痫是最常见的神经系统疾病之一，以脑内过度同步化放电引起的反复发作为特征。癫痫的临床预后较差，以离子通道、γ-氨基丁酸(GABA)受体等为靶点的抗癫痫药物是治疗癫痫的主要方式，但是存在副作用大、耐药率高等问题。因此，阐明癫痫发病机制并研发新的药物靶点及治疗策略是目前研究的重点。前期课题组及他人的研究表明，下托作为海马（常见癫痫病灶）输出的门户脑区，与癫痫发作密切相关，但是相对于备受关注的下托兴奋性的谷氨酸能神经元的作用，下托不同亚型的抑制性GABA能神经元的结构基础以及其参与癫痫的作用依旧不清楚。因此，本课题利用整体癫痫动物模型，结合在体钙荧光信号记录、病毒辅助的逆向跨单突触追踪、化学遗传学和光遗传学等技术，解析下托中的小清白蛋白(PV)和生长抑素(SST)亚型的GABA能神经元在癫痫中的作用以及神经环路机制。 首先，我们通过在体钙荧光光纤记录比较了海马电点燃和海人藻酸(KA)诱导的癫痫发作中下托PV和SST神经元的活动，发现在全身性发作(GS)中两者的钙活动都呈现上升，但动力学上SST神经元的激活快于PV神经元，提示两者接受的上游神经输入可能存在结构上的差异。因此，我们通过逆向跨单突触病毒追踪，对下托PV和SST神经元的上游输入进行追踪，发现基础状态下两者主要输入均来自海马CA1和下托本身，但是内侧隔核(MS)、丘脑前背／腹侧核(AD/AV)等脑区对下托PV或SST神经元的支配密度截然不同。进一步，我们发现在KA慢性癫痫造模后，下托PV和SST神经元介导的上游神经环路在癫痫后发生差异性的重构，主要表现为SST神经元上游脑区的输入密度几乎都是降低；而PV神经元接受来自下托本身的输入密度大幅降低，但来自MS、AV等脑区的输入密度却是上升的。接着，我们利用逆向跨单突触追踪结合光遗传学、化学遗传学调控方式发现，PV和SST神经元均与下托谷氨酸能神经元形成不同程度的直接突触连接，但在功能上，SST神经元能更有效地调控下托谷氨酸能神经元活动。最后，我们通过海马电点燃模型和KA慢性癫痫模型，发现光遗传学激活PV神经元加重电点燃癫痫GS的严重程度，而激活SST神经元在两个模型中均有效减轻GS的严重程度。 综上，本课题首次系统地解析了下托不同亚型GABA能神经元的神经环路连接及其在癫痫中的差异性作用，提出靶向SST亚型的GABA能神经元是潜在较好的抗癫痫靶点。本研究拓宽了对癫痫发病的网络机制的认识，为靶向GABA能神经元亚型的癫痫治疗新策略及药物靶点的开发提供实验依据。
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