化学遗传学方法调控星形胶质细胞可减少癫痫小鼠模型中的海马区自发性放电以及代谢物的变化

《Epilepsia》：Chemogenetic astrocyte modulation reduces spontaneous hippocampal discharges and metabolite changes in an epilepsy mouse model

颞叶癫痫中靶向反应性星形胶质细胞的Gq-DREADD化学遗传学调控可显著减少自发性癫痫放电和整体发作负担，并伴随代谢组学特征改变，揭示星形胶质细胞在癫痫机制中的调控作用。

　　

摘要

研究目的

颞叶癫痫（TLE）的特点是反复发作的局灶性癫痫发作，目前标准治疗方法未能有效治疗约三分之一的患者。这凸显了继续研究疾病机制和潜在新型治疗策略的必要性。在TLE中，星形胶质细胞会转变为反应性表型，本研究探讨了调节其活性对自发性癫痫发作的影响。

方法

我们使用仅能被特定药物激活的Gq偶联设计受体（Gq-DREADD）来靶向TLE小鼠海马内的反应性星形胶质细胞。通过免疫组化技术，我们首先验证了Gq-DREADD在星形胶质细胞中的特异性表达，并量化了Gq-DREADD激活后星形胶质细胞中c-Fos蛋白的表达水平。在Gq-DREADD激活前后，我们对活体海马切片中的齿状回颗粒细胞进行了自发性抑制性突触后电流（sIPSCs）的测量。同时，我们监测了海马场的电活动以评估癫痫发作的程度。最后，我们对癫痫小鼠的海马组织进行了代谢谱分析，以研究Gq-DREADD激活的相关效应。

结果

Gq-DREADD激活增加了癫痫海马星形胶质细胞中的c-Fos表达，但并未影响神经元中的c-Fos表达，并显著增加了癫痫小鼠海马切片中的sIPSCs频率。在Gq-DREADD调节反应性星形胶质细胞1天后，我们发现自发性海马阵发性放电（HPDs）的数量和整体癫痫发作负担显著减少。此时的代谢组学分析显示，癫痫小鼠中有78种代谢物发生了显著变化，其中11种也在Gq-DREADD调节反应性星形胶质细胞后发生了变化，这些代谢物涉及多种与癫痫相关的代谢途径。

意义

我们的研究结果为反应性星形胶质细胞在TLE中的作用提供了新的证据。Gq-DREADD对海马星形胶质细胞的激活抑制了HPDs并引发了代谢变化，有助于深入了解星形胶质细胞介导的机制及潜在的治疗靶点。

图形摘要

本研究探讨了基于Gq-DREADD的化学遗传学方法对小鼠癫痫模型中星形胶质细胞的影响，包括免疫组化验证、离体自发性抑制性突触后电流测量、体内海马阵发性放电检测以及代谢谱分析。

利益冲突声明

所有作者均无需要披露的利益冲突。