SUR1-TRPM4离子通道在人类癫痫中表达上调并通过增强神经元兴奋性促进慢性癫痫发作

《Brain》：SUR1-TRPM4 is expressed in human epilepsy and promotes neuron hyperactivity and seizures in rodents

本研究针对约30%癫痫患者对抗癫痫药物耐药这一临床难题，聚焦于病理状态下新表达的SUR1-TRPM4离子通道。研究人员通过分析耐药性癫痫患者脑组织及PTZ点燃小鼠模型，发现SUR1-TRPM4在癫痫神经元中特异性上调并形成功能通道。采用Glyburide（格列本脲）和9-phenanthrol进行药理学抑制，或通过条件性基因敲除技术，均能显著降低神经元超兴奋性和慢性癫痫易感性。该研究首次在非癫痫持续状态模型中证实SUR1-TRPM4可作为癫痫特异性治疗靶点，为临床转化提供新策略。

　　

当大脑神经元出现异常同步放电时，癫痫便会发作。尽管现有抗癫痫药物（ASMs）能控制多数患者症状，但约三分之一患者仍面临耐药困境。更棘手的是，传统药物往往靶向维持正常神经功能的基础蛋白，易导致认知障碍等副作用。这迫使我们寻找只在病理状态下激活的新靶点。SUR1-TRPM4——一种在脑损伤后新表达的阳离子通道，正是这样一个充满希望的候选者。既往研究发现它在卒中、脑外伤等癫痫易感条件下上调，但其在人类癫痫中的表达模式及作用机制尚未明确。

为揭开谜底，Mitchell B. Moyer等研究者开展了一项多维度研究。他们首先获取了6例耐药性颞叶癫痫患者的脑组织样本，这些样本在手术前已通过颅内电极进行电生理定位，区分出癫痫灶区和非癫痫区组织。通过免疫荧光染色技术，团队观察到癫痫区域神经元的SUR1和TRPM4共表达水平显著升高，且与神经元标志物NEUN的共定位增强，首次在人类癫痫组织中证实了该通道的上调现象。

为进一步验证其普遍性，研究者构建了戊四氮（PTZ）点燃小鼠模型——一种不依赖癫痫持续状态（SE）的慢性癫痫模型。该模型模拟了人类颞叶癫痫的关键特征，包括海马和颞叶皮层神经元丢失、胶质增生等。免疫荧光和免疫共沉淀结果显示，PTZ点燃后小鼠海马及颞叶皮层中SUR1-TRPM4表达量和亚基间结合程度均显著增加，且主要富集于神经元而非星形胶质细胞或小胶质细胞。有趣的是，该通道在兴奋性（CaMKIIA⁺）和抑制性（GAD67⁺）神经元中均有表达。

功能探索阶段，团队利用低镁离子（Mg²⁺）处理体外培养的神经元模拟癫痫样放电。微电极阵列（MEA）记录发现，两种TRPM4特异性抑制剂（CBA和NBA）均可显著抑制神经元簇状放电频率。更引人注目的是，通过质粒转染过表达功能性SUR1-TRPM4通道的神经元，在低镁刺激下表现出更强的钙离子（Ca²⁺）响应幅度和持续时间，而非功能性突变体（Δ）则无此效应，直接证明了该通道对神经元兴奋性的增强作用。

体内实验进一步证实了其病理意义。在PTZ剂量递增点燃模型中，每日给予SUR1抑制剂格列本脲（Glyburide）或TRPM4抑制剂9-phenanthrol，可显著延缓癫痫发作等级进展。为排除格列本脲对K_ATP通道（Kir6.2）的影响，研究者还构建了Trpm4全身性敲除和神经元特异性敲除小鼠，发现两种基因敲除均能产生类似的抗癫痫效果，而Kcnj11（Kir6.2）敲除则无效。更重要的是，在神经元特异性Trpm4敲除小鼠的梨状皮层（癫痫传播关键区域），PTZ诱导的即刻早期基因FOS表达显著降低，提示SUR1-TRPM4抑制确实减少了癫痫相关神经元的激活。

关键技术方法包括：基于颅内脑电图（iEEG）的癫痫灶定位技术获取人脑组织样本；PTZ点燃模型构建与行为学评分；免疫荧光染色与共聚焦显微镜分析蛋白表达与共定位；免疫共沉淀（Co-IP）验证蛋白相互作用；微电极阵列（MEA）记录神经元网络活动；钙成像技术监测神经元兴奋性；条件性基因敲除小鼠模型验证靶点特异性。

研究结果部分显示：

SUR1-TRPM4在人类癫痫组织中表达上调：通过对比同一患者癫痫灶与非癫痫灶组织，发现癫痫神经元中SUR1-TRPM4共表达细胞数量增加1.76倍，与神经元标志物共定位系数显著升高。

SUR1-TRPM4在小鼠慢性癫痫模型中表达与共关联增强：PTZ点燃后海马和颞叶皮层通道表达量上升，免疫共沉淀显示亚基结合增加5.76倍，且特异性验证证实其为功能性通道复合物。

体外抑制SUR1-TRPM4可抵抗癫痫样活动：低镁模型中TRPM4抑制剂CBA和NBA分别使神经元簇发放电频率降低至1.04和0.04，显著抑制超兴奋性。

体外过表达SUR1-TRPM4增强神经元超兴奋性：转染功能性通道的神经元在低镁刺激下钙响应曲线下面积（AUC）和峰值响应均显著高于非功能性突变体。

体内抑制SUR1-TRPM4延缓慢性癫痫发展：药理学抑制或基因敲除该通道均使PTZ点燃小鼠发作等级曲线右移，神经元激活标志物FOS表达减少，证实其通过降低神经元兴奋性发挥抗癫痫作用。

讨论部分指出，该研究首次在非SE模型中系统阐述了SUR1-TRPM4的癫痫促进作用。其机制可能涉及“恶性循环”：慢性癫痫活动激活NF-κB/HIF-1α等通路，驱动通道转录上调；而通道开放后介导的钠离子（Na⁺）内流进一步去极化神经元膜电位，同时可能通过钠钙交换体（NCX）引起钙内流，加剧兴奋性。尽管在抑制性神经元中也有表达，但其在兴奋性神经元中的主导作用最终导致网络水平兴奋-抑制失衡。值得注意的是，癫痫组织中基线钙水平升高（~0.325μM）和能量代谢障碍导致的ATP下降，共同创造了通道激活的有利条件。

这项发表于《Brain》的研究的重要意义在于：首次在人类癫痫组织中发现SUR1-TRPM4特异性上调，将其定义为一种新型离子通道病；通过多模型验证其作为癫痫特异性靶标的可行性；为格列本脲等已进入卒中/TBI临床试验的药物快速转化应用于癫痫治疗提供理论依据。未来开发针对该通道的分子探针，甚至有望实现癫痫灶的无创定位，推动精准医疗发展。