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癫痫发病机制不明，治疗困难。研究人员开展了关于 NLRP3 炎性小体激活与颞叶癫痫中线粒体自噬关系的研究。结果发现 NLRP3 炎性小体激活经 IL-1β/PPTC7 抑制线粒体自噬加重癫痫。这为癫痫治疗提供新策略。
在神经疾病的神秘世界里，癫痫就像一座难以攻克的堡垒，让无数患者饱受折磨。癫痫是一种常见且具有破坏性的神经系统疾病，以反复发作的癫痫发作（seizures）为特征，然而其发病机制却如同迷雾，一直未能被完全揭开。近年来，随着研究的深入，人们逐渐将目光投向了自噬（autophagy）这一细胞内重要的代谢过程，发现它与癫痫的发展似乎有着千丝万缕的联系。但目前关于自噬在癫痫中扮演的角色仍存在诸多争议，有的研究表明自噬受损会促使癫痫发作，而有的研究则指出癫痫发作时自噬会增强。
线粒体自噬（mitophagy）作为自噬的一种特殊形式，专门负责清除受损的线粒体，对维持细胞健康至关重要。线粒体是细胞的能量工厂，一旦其功能出现障碍，就会引发一系列问题，癫痫便是其中之一。已有研究证实线粒体功能障碍与癫痫的发病机制密切相关，可导致神经元兴奋性异常，进而引发癫痫发作。尽管线粒体自噬与多种慢性神经疾病的关系已被广泛研究，但在癫痫领域，其作用却鲜为人知。此前有研究发现，在难治性颞叶癫痫患者的脑组织样本中，线粒体自噬虽被激活，但却无法彻底清除受损的线粒体，可线粒体自噬在颞叶癫痫中的确切作用依旧模糊不清。
同时，细胞焦亡（pyroptosis）这一炎性程序性细胞死亡形式也逐渐进入研究者的视野。它由 caspase-1 介导，与多种中枢神经系统疾病的病理生理过程相关，NLRP3 炎性小体在其中发挥着关键作用。在癫痫研究中，NLRP3 和细胞焦亡虽被提及，但它们与线粒体自噬之间的关系却如同谜团，亟待解开。
为了深入探究这些问题，福建省立医院（同时也是福建医科大学附属省立临床医学院、福州大学附属省立医院）的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为癫痫的研究开辟了新的道路。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们建立了毛果芸香碱诱导的癫痫大鼠模型，以此模拟人类颞叶癫痫的发病过程。通过视频监测详细记录大鼠的癫痫发作行为，并进行分级。其次，利用透射电镜（transmission electron microscopy）观察大鼠海马和颞叶皮质的超微结构变化，以判断线粒体的损伤情况和自噬体的形成。同时，运用 Western blot 分析技术检测相关蛋白的表达水平，如自噬标记蛋白 LC3B-II/I、p62，线粒体自噬相关蛋白 BNIP3，以及 NLRP3 炎性小体和细胞焦亡相关蛋白等。此外，还采用免疫荧光染色（immunofluorescence staining）和共聚焦显微镜观察蛋白的表达定位和共定位情况，利用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测脑组织匀浆上清液中 IL-1β、IL-18 的浓度 ，从多个角度对研究对象进行分析。
下面来看具体的研究结果：
- 海马神经元损失与癫痫严重程度相关：成功建立的颞叶癫痫大鼠模型，在急性癫痫持续状态后，进入慢性期并出现自发复发性癫痫（SRS）。随着时间推移，大鼠每日癫痫发作持续时间、每月发作次数和每次发作持续时间均逐渐增加。通过苏木精 - 伊红（HE）染色发现，与对照组相比，癫痫组大鼠的皮质和海马区出现神经元损失，且在海马区更为明显，并且这种损失随着癫痫发作频率和持续时间的增加而加剧。
- 细胞焦亡在癫痫大鼠模型中被激活：通过免疫荧光染色评估细胞死亡相关蛋白的表达，发现与对照组相比，癫痫组中坏死性凋亡（necroptosis）标记蛋白（pMLKL）和凋亡（apoptosis）标记蛋白（cleaved caspase-3）虽有上调，但在不同时间点的亚组间无显著差异。而细胞焦亡标记蛋白（如 NLRP3、cleaved Gasdermin D、cleaved IL-18）在癫痫组各亚组中均显著升高，且组间存在差异。同时，ELISA 检测显示癫痫大鼠海马组织中 IL-1β 和 IL-18 的释放增加，且随疾病进展而增加。Western blot 和免疫荧光分析进一步证实，癫痫大鼠的皮质和海马中，NLRP3、cleaved IL-1β、Gasdermin D-NT 和 cleaved caspase-1 的蛋白水平显著上调，表明 NLRP3 炎性小体及其相关的细胞焦亡途径被激活。此外，给予 NLRP3 炎性小体激活抑制剂（MCC950）后，癫痫大鼠的发作频率和持续时间显著降低，而坏死性凋亡抑制剂（GW806742X）和凋亡抑制剂（zVAD-FMK）则无明显效果，这充分说明 NLRP3 依赖的细胞焦亡在癫痫发生中起着关键作用。
- 癫痫大鼠模型中一般自噬被激活：Western blot 分析显示，癫痫大鼠海马和颞叶皮质中 LC3B-II/I 比值显著增加，p62 表达降低；免疫荧光分析也表明癫痫组中 LC3B 荧光强度增强，p62 表达减少。同时，癫痫大鼠中一般自噬标记物 Beclin1、Atg5、Atg7 和 Atg12 的 RNA 水平显著升高，尤其是在海马区，这些结果都表明在毛果芸香碱诱导的癫痫大鼠模型中，一般自噬被激活。
- 癫痫大鼠海马区线粒体自噬受损且线粒体损伤严重：对 TOMM20 标记的线粒体和 LC3B 标记的自噬体进行共定位分析，发现癫痫组大鼠颞叶皮质中的线粒体自噬体增加，而海马区则未增加，这表明线粒体自噬在癫痫大鼠的颞叶皮质中被激活，在海马区可能受到抑制。透射电镜观察发现，对照组线粒体形态正常，而癫痫组线粒体出现肿胀、嵴断裂、基质空泡化等损伤现象，且海马区受损线粒体数量显著增加。此外，Western blot 分析显示癫痫组海马区线粒体中 BNIP3 的表达降低，进一步证实了线粒体自噬在海马区受损。
- NLRP3 炎性小体激活抑制线粒体自噬并加重癫痫发作：抑制 NLRP3 激活或 IL-1β 释放，可显著降低癫痫发作频率。线粒体 Western blot 分析显示，细胞焦亡时，cleaved Gasdermin D 在线粒体中积累，BNIP3 降解增强，而抑制 NLRP3 激活或 IL-1β 释放可逆转这些现象。研究还发现，NLRP3 激活和 IL-1β 释放与 PPTC7 上调有关，PPTC7 可导致 BNIP3 降解，进而抑制线粒体自噬。在给予细胞焦亡抑制剂（MCC950）和抗 IL-1β 治疗的大鼠中，PPTC7 表达降低。这一系列结果表明，在毛果芸香碱诱导的癫痫大鼠中，NLRP3 炎性小体激活通过 Gasdermin D 破坏线粒体，并促进 IL-1β 介导的 PPTC7 上调，从而抑制线粒体自噬。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：在颞叶癫痫大鼠模型中，NLRP3 炎性小体介导的细胞焦亡与线粒体自噬之间存在紧密联系。NLRP3 炎性小体激活以及 IL-1β 水平升高，通过上调 PPTC7 抑制线粒体自噬，进而加重癫痫病情。这一发现进一步阐明了 NLRP3 炎性小体激活在癫痫线粒体自噬中的调控作用，为癫痫的治疗提供了新的潜在靶点和策略。例如，靶向 NLRP3 炎性小体或 IL-1β，有可能成为控制癫痫发作的有效方法。然而，该研究也存在一定的局限性，如仅依赖毛果芸香碱诱导的大鼠模型，可能无法完全模拟人类癫痫的发生过程；对于 NLRP3 炎性小体激活和细胞焦亡的上游触发因素及下游影响，由于慢性癫痫和大脑的复杂性尚未明确；同时，一些混杂因素如应激和炎症对线粒体自噬标记物的潜在影响也未完全阐明。尽管如此，这项研究依然为癫痫领域的研究提供了重要的参考，为后续更深入的研究奠定了基础，有望推动癫痫治疗领域取得新的突破，为广大癫痫患者带来新的希望。
