加州大学河滨分校生物医学科学家进行的一项临床前研究揭示了多发性硬化症(MS)患者为何会出现癫痫发作——这种使人虚弱的并发症会恶化认知功能并加速疾病进展。
发表在《神经疾病生物学》杂志上的研究确定了脱髓鞘(神经元轴突保护性髓鞘的丧失)与癫痫活动之间的强关联。通过多发性硬化症小鼠模型,研究显示随着髓鞘退化,特别是在海马体区域,癫痫发作风险显著增加。该脑区对记忆和学习至关重要,也是已知的癫痫活动高发区域。
研究结果表明,针对多发性硬化症患者癫痫发作根源的靶向治疗具有新机遇,无需抑制整体脑活动。当前抗癫痫药物通常会全面抑制大脑功能,导致疲劳和认知迟钝等副作用。
"约4%至5%的多发性硬化症患者会出现癫痫发作,"加州大学河滨分校医学院生物医学科学教授、该研究首席作者希玛·蒂瓦里-伍德拉夫(Seema Tiwari-Woodruff)表示,"这一领域研究不足,但此类患者往往面临更差的认知结果和更快的疾病进展。理解大脑内部机制至关重要。"
多发性硬化症是一种慢性自身免疫性疾病,会损害髓鞘,引发视力障碍、疲劳、协调障碍、认知衰退等症状,在部分病例中还会导致癫痫发作。
为模拟进行性脱髓鞘过程,研究人员采用环己酮毒素饮食小鼠模型。经过12周脱髓鞘后,近80%的小鼠出现癫痫活动,较疾病早期40%的比例显著上升。脑电记录和行为评估证实了这一增长趋势。
"随着脱髓鞘进展,兴奋性神经递质谷氨酸水平上升,而大脑主要抑制性神经递质GABA呈现下降趋势,"蒂瓦里-伍德拉夫解释道,"这种失衡使大脑过度兴奋——这正是癫痫的典型特征。"
研究特别强调海马体是关键受影响区域。该区域的部分抑制性神经元具有髓鞘包裹,似乎尤为脆弱。
"髓鞘不仅加速神经信号传导,还维护神经元健康,"蒂瓦里-伍德拉夫指出,"海马体中产生GABA的神经元因脱髓鞘受损,可能正是多发性硬化症患者易发癫痫的原因。"
不同于依赖脑损伤触发癫痫的传统模型,本研究建立了基于脱髓鞘诱导癫痫活动的更精准模型。
"我们并非破坏脑组织,"蒂瓦里-伍德拉夫强调,"而是模拟多发性硬化症中缓慢的髓鞘流失过程,这使其成为未来研究的有力工具。"
这些发现为靶向治疗开辟了新路径。
"现已明确谷氨酸升高与GABA降低的机制,我们可深入探究相关特定细胞,"蒂瓦里-伍德拉夫表示,"我们尤其关注星形胶质细胞——这类支持细胞通常负责清除细胞外多余谷氨酸。若其功能受损,谷氨酸积聚将导致脑信号失控并引发癫痫。"
鉴于谷氨酸对大脑功能不可或缺,治疗方案必须精准。
"完全阻断谷氨酸会使大脑停摆,"蒂瓦里-伍德拉夫说明,"我们的目标是实现靶向调节,而非全面抑制。"
该研究为多发性硬化症患者带来新希望。
"许多多发性硬化症患者不明就里地遭遇癫痫发作——这并非广为人知的症状,"蒂瓦里-伍德拉夫表示,"我们的研究提供了科学解释,这是迈向更优治疗的第一步。"
研究团队目前正在深入调查海马体神经回路与受体的变化机制,以及星形胶质细胞功能障碍如何增加癫痫风险。小鼠与人类脑组织的对比研究已全面展开。
"若人类同样存在相关转运蛋白和受体的损伤,它们将有望成为明确的治疗靶点,"蒂瓦里-伍德拉夫补充道。
该研究由神经外科医生、UCR癫痫专家德文·宾德(Devin Binder)合作完成,获得机构拨款及美国国家神经疾病与中风研究所资金支持。研究结果将提交国家多发性硬化症协会,以惠及更广泛的患者群体。
研究团队成员包括第一共同作者、研究生艾莉莎·M·安德森(Alyssa M. Anderson)和硕士毕业生莫伊诺卢瓦·阿贾伊(Moyinoluwa Ajayi),以及卡莉·R·乔纳克(Carrie R. Jonak)、谢恩·德斯福德(Shane Desfor)、乔斯林·索托(Joselyn Soto)、阿德里安·阿库埃蒂(Adrian Akhuetie)、德万格·德什潘德(Devang Deshpande)和安德鲁·拉帕托(Andrew Lapato)。
论文题为《脱髓鞘诱导的谷氨酸能失衡介导海马体过度兴奋》。
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