揭秘 Rasmussen 脑炎:mTOR 通路异常激活背后的致病玄机与治疗新希望

【字体: 时间:2025年02月22日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决 Rasmussen 脑炎(RE)发病机制不明及治疗靶点缺乏的问题,首都医科大学三博脑科医院研究人员探究 RE 患者脑组织 mTOR 通路。结果发现该通路异常激活,这为理解 RE 发病机制及开发新疗法提供依据,值得科研人员一读。

  
在神经疾病的神秘世界里,有一种名为 Rasmussen 脑炎(RE)的罕见病症,如同隐藏在黑暗中的 “小怪兽”,专门对孩子们下手。它会带来一系列令人头疼的症状,比如难以控制的癫痫发作,就像大脑里突然爆发了一场 “闪电风暴”,让孩子们痛苦不堪;还会造成单侧神经功能缺损,影响孩子的正常活动;更严重的是,会导致大脑半球萎缩,就像大脑的某个部分慢慢 “缩水” 了一样 。据统计,在德国,每 1000 万人中,就约有 2.4 个 18 岁以下的孩子会被这个 “小怪兽” 盯上。

RE 的发病原因和具体的发病机制,一直像一团迷雾,让科学家们捉摸不透。目前的免疫疗法,只能暂时让这个 “小怪兽” 安静一会儿,延缓疾病的发展速度,但无法真正打败它。而唯一有效的治疗方法 —— 功能性大脑半球切除术,虽然能控制癫痫发作的频率,却会给患者带来永久性的运动和神经功能损伤,就像在打败 “小怪兽” 的同时,也给患者留下了一道难以愈合的伤疤。所以,找到 RE 的发病机制,发现新的治疗靶点,开发出更有效的药物治疗方法,成了医学领域亟待解决的重要问题。

在探索 RE 秘密的征程中,首都医科大学三博脑科医院的研究人员勇挑重担。他们在《Scientific Reports》期刊上发表了一篇名为《Aberrant activation of the mTOR pathway in Rasmussen encephalitis: implications for pathogenic mechanisms and potential therapeutic targets》的论文。这篇论文就像一把神奇的钥匙,为我们打开了理解 RE 发病机制和寻找治疗方法的新大门。研究发现,RE 患者大脑组织中的 mTOR(雷帕霉素靶蛋白)通路出现了异常激活的情况,这一发现不仅让我们对 RE 的发病机制有了新的认识,还为开发治疗 RE 的新药物提供了潜在的靶点。

为了揭开 RE 的神秘面纱,研究人员运用了多种先进的技术方法。他们收集了 RE 患者、没有癫痫的正常人(作为对照)以及患有局灶性皮质发育不良(FCD)患者的手术切除组织样本。然后,通过蛋白质免疫印迹法(Western blotting),精确地测量 mTOR 上游或下游信号中特定标志物的表达水平,就像用一把精准的尺子,去衡量这些标志物在不同样本中的 “数量” 差异。同时,利用免疫组织化学(IHC)和免疫荧光(IF)技术,观察大脑皮质和白质的异常情况,以及不同生物标志物在不同细胞中的表达,这就好比用一台超级显微镜,深入到细胞内部,去看看这些生物标志物都 “藏” 在哪里。

下面,让我们一起深入了解一下研究人员的重大发现吧。

  1. 患者的临床和病理特征:研究人员仔细分析了 RE 患者的情况,发现他们手术时的平均年龄是 7.5 岁,第一次癫痫发作的平均年龄是 5.4 岁,从第一次发作到手术的平均时长是 0.5 年。在 9 名患者中,有 3 人出现了部分性癫痫持续状态(EPC)。除了 1 名患者术前只使用了一种抗癫痫药物,其他患者至少使用了 3 种。而且,大部分患者(77.8%)被诊断为左脑半球 RE,44% 的患者存在癫痫的危险因素,像头部受伤、出生后黄疸、早产、手足口病等。FCD 患者手术时的平均年龄和 RE 患者差不多,但癫痫发作时间和 RE 患者不太一样。而无癫痫组的患者平均年龄则要大很多,他们被诊断患有胶质母细胞瘤、间变性少突胶质细胞瘤或海绵状血管瘤。
  2. RE 中 mTOR 通路关键分子的表达:研究人员先用蛋白质免疫印迹法 “扫描” 了控制组、RE 组和 FCD 组中 p - S6 的磷酸化程度,以此来分析 mTORC1 的激活程度。结果发现,RE 组中 p - S6/S6 的比值比控制组高很多,这就意味着在 RE 患者的大脑里,mTORC1 这个 “小机器” 被异常激活了。再用免疫组织化学法给 p - S6 “拍照” 定位,发现非癫痫组的大脑皮质和白质中 p - S6 免疫反应很弱,而 RE 组和 FCD 组则呈现出很强的阳性免疫反应。而且,RE 组白质中 p - S6 免疫反应区域比 FCD 组更多,这些区域的细胞不仅和神经元 “挂钩”,还和小胶质细胞、星形胶质细胞有联系。接着,为了看看 mTORC2 有没有被激活,研究人员检测了 p - Akt 的水平。蛋白质免疫印迹法显示,RE 患者的 p - Akt 表达水平比控制组高很多,和 FCD 组相比则没有太大差异。免疫染色发现,RE 患者的大脑皮质和白质中都有 p - Akt 的身影,白质中还有很多炎症血管和细胞结节。
  3. RE 患者中 PI3K - AKT 和 Ras - MAPK 通路的激活:为了搞清楚是什么导致了 mTOR 功能异常,研究人员开始寻找潜在的上游机制,对 PI3K 和 p - MAPK 的免疫反应进行评估。在非癫痫对照组的标本里,PI3K 的免疫反应很微弱,就像一个害羞的 “小透明”。但在 RE 患者的大脑皮质里,PI3K 却变得异常活跃,尤其是在巨细胞中,免疫反应非常强烈。蛋白质免疫印迹分析还发现,RE 患者的 p - MAPK 水平比非癫痫对照组和 FCD 患者都要高。免疫组织化学检测发现,控制组的 p - MAPK 表达很淡,而 RE 患者的大脑里,大量星形胶质细胞中 p - MAPK 表达很强,一些锥体神经元中也有中等程度的表达。血管和一些神经元也有 p - MAPK 免疫阳性反应,但小胶质细胞结节中却没有。而且,研究人员还发现 p - MAPK 的表达水平和癫痫持续时间有很强的相关性,癫痫持续时间越长,p - MAPK 的表达水平可能就越高。
  4. RE 患者中 ULK1 - beclin 1 信号的失调:mTOR 通路下游有一些重要的蛋白质,比如参与蛋白质合成的 p - S6,还有调节自噬(细胞内的一种 “自我清理” 机制)的 ULK1 - beclin 1。研究人员想知道 RE 患者神经元的自噬有没有异常,就对 p - ULK1 和 beclin - 1 的磷酸化状态和亚细胞定位进行评估。蛋白质免疫印迹结果显示,RE 患者和控制组的 p - ULK1 表达水平虽然有差异,但还没有达到统计学意义。不过,免疫组织化学双标发现,p - ULK1 在畸形神经元的细胞质里有表达,而且凋亡神经元中还有异常聚集的圆形颗粒,这些颗粒的 p - ULK1 染色很强。对 beclin - 1 进行免疫组织化学染色发现,RE 患者白质中有神经元被吞噬的现象,双标结果表明 beclin - 1 和小胶质细胞结节、神经元有很强的共定位,但和星形胶质细胞却没有。
  5. RE 组织样本中 Stat3 信号的增加:研究人员继续探索 mTOR 相关分子的下游激活情况,把目光投向了 Stat3,它也是 mTORC1 的直接底物。之前的研究表明,Stat3 信号和很多脑部疾病的发病机制都有关系。这次研究发现,RE 组织样本中的 p - Stat3 水平比控制组高很多。免疫组织化学染色显示,RE 样本的大脑皮质和白质里有很多核阳性细胞,这些阳性细胞还会在血管和结节周围 “聚集”。

从这些研究结果中,我们可以看到,RE 患者大脑里的 mTORC1 和 mTORC2 都异常激活了,这背后,PI3K/AKT 和 MAPK/ERK 信号通路在 “捣鬼”,它们作为 mTORC1 和 mTORC2 的上游激活剂,可能成为治疗 RE 的潜在靶点。而且,研究还发现 p - MAPK 的水平和癫痫持续时间有关,这为我们理解 RE 的发展进程提供了新线索。另外,RE 组织中 p - ULK1、p - Stat3 和 beclin - 1 的广泛表达,尤其是 beclin - 1 在星形胶质细胞中检测不到,也暗示了这些蛋白在 RE 发病机制中可能有着特殊作用。

不过,这项研究也有一些小 “遗憾”。比如,研究中使用的一些抗体在应用范围上有局限,没办法让研究人员更深入地分析组织样本中相关物质的具体表达水平。而且,研究用的是人类癫痫组织,这就存在一些客观限制,研究结果可能不能完全代表其他临床阶段 RE 患者大脑的真实情况。参与研究的手术患者大多处于急性临床期,各种抗癫痫药物也可能会对研究结果产生影响。研究的患者数量有限,对照组的年龄也不太匹配,这些都限制了更深入的统计分析。虽然发现了 p - MAPK 表达和癫痫持续时间的相关性,但因为研究的局限性,这个发现的 “分量” 也受到了影响。

尽管如此,这项研究的意义依然重大。它就像一盏明灯,照亮了我们理解 RE 发病机制的道路,让我们知道 mTOR 通路在 RE 中起着关键作用。基于这些发现,我们可以尝试开发新的治疗方法。比如,使用能选择性调节 mTORC1 和 mTORC2 下游活动的药物,像 p70S6K 抑制剂和自噬诱导剂,单独使用或者联合使用,也许能成为治疗癫痫的新选择。另外,对 mTORC1 和 mTORC2 上游的某些通路进行负调节,比如使用 ERK 抑制剂,也有可能帮助那些难治性癫痫患者。未来,科学家们还会继续深入研究这些通路,开发出更有针对性的干预措施,帮助 RE 患者摆脱疾病的困扰,让他们重新拥有健康快乐的生活。

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