加利福尼亚州河滨市——加利福尼亚大学河滨分校(University of California - Riverside)的生物医学科学家开展的一项临床前研究,揭示了为何部分多发性硬化症(multiple sclerosis, MS)患者会同时遭受癫痫发作这一致残性并发症的困扰,该并发症可能加剧认知功能衰退并加速疾病进展。
研究发表于《神经疾病生物学》(Neurobiology of Disease)期刊,首次确立了脱髓鞘(即神经元轴突外部保护性髓鞘的丧失)与癫痫活动之间的强关联。通过建立MS小鼠模型,研究显示当髓鞘在海马体等关键脑区退化时,癫痫发作风险显著增加。海马体作为记忆和学习的核心区域,也是已知的癫痫活动热点。
研究成果提示,针对MS患者癫痫发作根源的靶向治疗有望实现,无需抑制全脑活动。当前抗癫痫药物常通过全面抑制脑功能起效,易引发疲劳和认知钝化等副作用。
"约4%至5%的MS患者会出现癫痫发作,"该研究首席作者、加利福尼亚大学河滨分校医学院生物医学科学教授希玛·蒂瓦里-伍德拉夫(Seema Tiwari-Woodruff)表示,"这一领域长期被忽视,但此类患者往往认知预后更差且疾病进展更快。理解脑内机制至关重要。"
MS是一种慢性自身免疫性疾病,通过损害髓鞘引发视力障碍、疲劳、协调问题、认知衰退等症状,在部分病例中还会导致癫痫。为模拟进行性脱髓鞘过程,研究团队采用含铜唑毒素饮食小鼠模型。12周脱髓鞘后,近80%小鼠出现癫痫活动,而疾病早期该比例仅为40%。脑电记录和行为评估证实了这一上升趋势。
"随着脱髓鞘进展,兴奋性神经递质谷氨酸水平升高,而大脑主要抑制性神经递质γ-氨基丁酸(GABA)则呈下降趋势,"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。"
研究强调海马体是关键受损区域。该区域部分受髓鞘包裹的抑制性神经元表现出特殊脆弱性。
"髓鞘不仅加速信号传导,还维持神经元健康,"蒂瓦里-伍德拉夫指出,"海马体中GABA生成神经元因脱髓鞘受损,可能是解释MS患者癫痫易感性的关键。"
与依赖脑组织损伤触发癫痫的传统癫痫模型不同,该研究基于脱髓鞘诱导的癫痫活动构建了更精准的模型。
"我们并未破坏脑组织,"蒂瓦里-伍德拉夫强调,"而是模拟MS中缓慢发生的髓鞘丧失,这使其成为未来研究的有力工具。"
研究成果为靶向治疗开辟了新路径。
"现已明确谷氨酸升高和GABA下降的机制,我们可深入探究具体参与的细胞类型,"蒂瓦里-伍德拉夫表示,"我们特别关注星形胶质细胞——这些支持细胞通常负责清除细胞外多余谷氨酸。若其功能受损,谷氨酸堆积将导致脑信号失控并诱发癫痫。"
鉴于谷氨酸对脑功能至关重要,治疗必须精准。
"完全阻断谷氨酸将导致脑功能停滞,"蒂瓦里-伍德拉夫警告,"我们的目标是实现靶向调节,而非全面抑制。"
该研究为MS患者带来新希望。
"许多MS患者不理解癫痫发作原因——这并非广为人知的症状,"蒂瓦里-伍德拉夫说,"我们的研究提供了科学解释,这是迈向更好治疗的第一步。"
研究团队正深入探索海马体神经回路与受体变化,以及星形胶质细胞功能障碍如何增加癫痫风险。团队已启动小鼠与人类脑组织的对比分析。
"若人类脑组织中相同转运体和受体受影响,它们将成为明确的治疗靶点,"蒂瓦里-伍德拉夫展望道。
本研究由神经外科医生、UCR癫痫专家德文·宾德(Devin Binder)合作完成,获得机构资助及美国国立神经疾病与中风研究所支持。研究成果将提交国家MS协会,以惠及更广泛的MS社群。
研究共同第一作者为研究生艾莉莎·M·安德森(Alyssa M. Anderson)和硕士毕业生莫因洛瓦·阿贾伊(Moyinoluwa Ajayi),其他贡献者包括卡丽·R·乔纳克(Carrie R. Jonak)、谢恩·德斯福(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失衡介导海马体过度兴奋》("Demyelination-induced glutamatergic imbalance mediates hippocampal Hyperexcitability")。
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