FGF10通过FGFR2/CALB1通路改善癫痫认知功能障碍的机制研究

《Journal of Translational Medicine》：FGF10 ameliorates epileptic seizures and related cognitive dysfunction via the FGFR2/CALB1 signaling pathway

本研究针对颞叶癫痫(TLE)患者常伴认知障碍且现有疗法效果有限的问题，研究人员开展了FGF10通过FGFR2/CALB1信号通路改善癫痫相关认知功能障碍的机制研究。结果表明，FGF10能显著降低KA诱导癫痫小鼠的发作频率，改善空间认知缺陷，并通过调控钙稳态发挥神经保护作用。该研究为癫痫治疗提供了新的潜在靶点，对改善患者生活质量具有重要意义。

　　

在神经科学领域，颞叶癫痫(TLE)作为最常见的药物难治性癫痫类型，不仅表现为反复发作的癫痫症状，更令人困扰的是其常伴随的认知功能障碍——包括记忆缺损、注意力障碍和执行功能下降等严重影响患者生活质量的并发症。据统计，癫痫约占全球疾病负担的1%，而现有治疗策略对控制发作和改善认知障碍的效果均不尽如人意。

究其病理机制，海马硬化(HS)是颞叶癫痫的重要特征，表现为神经元丢失、神经胶质增生、神经炎症和突触重组等改变。这些病理变化不仅促进癫痫发生，还直接导致认知功能衰退。其中，神经元凋亡和神经炎症被认为是驱动癫痫活动和认知功能障碍的共同通路。

在这一背景下，纤维母细胞生长因子10(FGF10)进入了研究人员的视野。这种具有旁分泌信号功能的分子，在发育和组织修复中发挥重要作用，近年研究发现其在脑缺血、创伤性脑损伤等神经系统疾病模型中表现出神经保护特性。更有趣的是，最新研究表明FGF10能通过激活FGFR2/PI3K/AKT通路改善阿尔茨海默病模型的神经和认知功能。这让人不禁思考：FGF10是否也能为颞叶癫痫及其认知并发症带来新的治疗希望？

为了回答这个问题，赵林倩等研究人员在《Journal of Translational Medicine》上发表了一项创新性研究，他们利用kainic acid(KA)诱导的小鼠癫痫模型，探索了FGF10在癫痫治疗中的潜在价值及其作用机制。

关键技术方法

研究采用kainic acid(KA)海马区注射建立颞叶癫痫小鼠模型，通过颅内电极植入进行视频脑电图(EEG)监测癫痫发作。行为学测试包括新物体识别(NOR)、Y迷宫、 Morris水迷宫(MWM)等评估认知功能。分子机制研究采用RNA测序(RNA-seq)筛选差异基因，Western blotting和qRT-PCR进行验证，并构建FGFR2条件性敲除(cKO)小鼠明确信号通路。细胞水平通过免疫荧光染色、TUNEL染色、Nissl染色评估神经元损伤，纤维光度法记录钙离子动态变化。研究还纳入14例癫痫患者血清样本进行FGF10水平检测。

FGF10改善KA诱导癫痫小鼠的认知功能障碍

研究人员首先在临床样本中发现，癫痫患者血清中的FGF10水平显著低于健康对照组。在KA诱导的癫痫小鼠模型中，海马组织FGF10蛋白表达也明显下降，而经鼻给予FGF10治疗后，其水平得以恢复。

通过一系列行为学实验，研究人员发现FGF10治疗能显著改善癫痫小鼠的认知功能。新物体识别测试中，FGF10治疗组小鼠对新物体的探索时间明显增加，识别指数提高；Y迷宫实验显示自发交替率改善；Morris水迷宫中，治疗组小鼠的逃避潜伏期缩短，平台穿越次数增加。这些结果一致表明FGF10能有效缓解癫痫相关的认知障碍。

FGF10减轻癫痫发作活动及神经元死亡

脑电图监测结果显示，FGF10治疗显著降低了KA诱导癫痫小鼠的发作频率，虽然发作持续时间没有明显变化。TUNEL染色和Nissl染色证实，FGF10能减少海马CA1和CA3区的神经元凋亡和丢失。同时，FGF10治疗还下调了海马组织中IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子的表达，上调了IL-4、IL-10、TGF-β等抗炎因子的水平，表明其具有抗神经炎症作用。

内源性过表达FGF10的治疗效应

为了验证FGF10的治疗作用不是给药方式特异的，研究人员构建了AAV9-hSyn-mFGF10-T2A-EGFP病毒载体，通过立体定位注射在海马区过表达FGF10。结果显示，内源性过表达FGF10也能产生与外源性给药类似的抗癫痫和改善认知功能的效果，进一步证实了FGF10的治疗潜力。

FGFR2是FGF10发挥作用的关键受体

FGF10已知的主要受体是FGFR2。研究人员构建了FGFR2条件性敲除(cKO)小鼠，发现在缺失FGFR2的情况下，FGF10的治疗效果完全消失，癫痫发作频率和认知功能均无改善。这一结果明确表明FGFR2是FGF10发挥抗癫痫和神经保护作用不可或缺的介质。

RNA-seq分析揭示CALB1的关键作用

通过RNA测序分析，研究人员发现癫痫小鼠海马组织中有449个基因表达发生显著改变，而FGF10治疗能逆转这些变化。GO和KEGG富集分析表明，钙离子信号通路、细胞钙离子稳态等与认知功能密切相关的通路被显著富集。

进一步分析发现，钙结合蛋白1(CALB1)可能是连接FGF10治疗与认知改善的关键分子。CALB1在海马齿状回(DG)神经元中高表达，在癫痫状态下其表达显著下调，而FGF10治疗能恢复其水平。重要的是，在FGFR2 cKO小鼠中，FGF10对CALB1的上调作用被阻断。

CALB1信号通路在维持钙稳态中的作用

CALB1作为一种重要的钙结合蛋白，在维持细胞内钙离子平衡中起关键作用。研究人员发现，癫痫小鼠海马组织中的钙离子水平显著升高，而FGF10治疗能降低钙离子浓度。纤维光度法进一步显示，FGF10能正常化癫痫发作期间齿状回神经元的异常钙动态。这些结果说明FGF10通过FGFR2/CALB1通路调节钙稳态，可能是其改善癫痫及相关认知障碍的重要机制。

研究结论与意义

本研究首次系统地阐明了FGF10在颞叶癫痫中的治疗潜力及其作用机制。研究发现FGF10通过激活FGFR2受体，上调CALB1表达，调节细胞内钙稳态，从而减轻癫痫发作、改善认知功能障碍并发挥神经保护作用。

这一发现具有重要的理论和实践意义：首先，它揭示了癫痫认知并发症的新机制，将钙稳态失调与认知障碍直接联系起来；其次，明确了FGF10/FGFR2信号通路作为癫痫治疗的新靶点；第三，证实了经鼻给予FGF10的可行性，为临床转化提供了可能途径。

当然，研究也存在一些局限性，如未直接验证FGFR2与CALB1的相互作用，对FGF10影响CALB1介导的钙稳态调节机制的探索还不够深入等。未来研究需要进一步阐明这些分子间的直接关系，并在更接近人类的模型中进行验证。

总体而言，这项研究为颞叶癫痫的治疗提供了新的思路和靶点，特别是针对目前药物治疗效果不佳的认知并发症，FGF10可能成为一种有前景的治疗选择。随着进一步的研究和临床转化，这一发现有望为改善癫痫患者的生活质量带来实质性进展。