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婴儿期复杂热性惊厥(CFS)与成年后癫痫风险增加有关,但血脑屏障(BBB)在其中的作用机制不明。研究人员通过构建小鼠模型,开展 BBB 蛋白组学研究。结果发现 CFS 小鼠成年后癫痫易感性增加,BBB 蛋白组改变,ECM - 受体相互作用通路失调是关键。该研究为癫痫防治提供新方向。
在医学研究的神秘领域中,癫痫一直是一个令人头疼的难题。热性惊厥(FS)在儿童群体中并不罕见,其中复杂热性惊厥(CFS)更是与成年后患癫痫的风险紧密相连。你能想象吗?那些在婴幼儿时期经历过 CFS 的孩子,长大后患癫痫的可能性比普通孩子高出许多。然而,一直以来,这种从婴儿期 CFS 到成年癫痫的发展过程,就像一团迷雾,让科研人员难以看清其中的奥秘。尤其是血脑屏障(BBB)在这个过程中扮演着怎样的角色,它又是如何影响癫痫易感性的,始终没有明确的答案。为了揭开这层神秘的面纱,探索癫痫防治的新方向,河北医科大学的研究人员展开了一项极具意义的研究。最终,他们的研究成果发表在《Fluids and Barriers of the CNS》杂志上。
这项研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。在动物模型构建方面,他们将 C57BL/6 小鼠幼崽分为两组,通过热空气诱导构建 CFS 小鼠模型。对于癫痫易感性的检测,采用腹腔注射戊四氮(PTZ)进行刺激并观察小鼠的癫痫行为。在分子机制探究上,运用数据非依赖采集(DIA)蛋白质组学技术分析脑微血管的蛋白质表达变化,结合生物信息学分析,如利用 ClusterProfiler、STRING、基因集富集分析(GSEA)等工具进行深入探究,还通过 Western Blotting、定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)和质谱成像(MSI)等技术对相关结果进行验证。
研究结果如下:
- CFS 增加成年癫痫易感性:通过热空气诱导 CFS 小鼠模型,8 周后用 PTZ 刺激。结果显示,经历过 CFS 的小鼠在成年后癫痫发作的严重程度更高,最大发作等级更高,V 级发作的潜伏期更短、持续时间更长,表明 CFS 暴露会增加小鼠成年后的癫痫易感性。
- BBB 相关蛋白特征:研究人员成功分离出脑毛细血管,经蛋白质组学分析发现,该方法适合 BBB 蛋白质组研究,且发现 CFS 小鼠 BBB 的蛋白质组图谱发生了显著改变,有 365 个差异表达蛋白(DEPs),其中 53 个与 BBB 相关,这些蛋白大多与 BBB 的通透性、完整性等功能相关,暗示其与 CFS 小鼠癫痫易感性有关。
- ECM - 受体和整合素信号通路:对 DEPs 进行 KEGG 通路富集分析,发现 ECM - 受体相互作用通路显著富集,是 CFS 小鼠 BBB 改变的关键通路。同时,整合素介导的信号通路也与之相关,其中多个关键基因,如 Itgb4、Itga8 等表达下调,表明这些基因的异常表达可能与癫痫易感性的发病机制有关。
- mRNA 表达支持蛋白质组学发现:与 ECM - 受体相互作用通路相关的 DEPs 的 mRNA 表达显著下调,qRT-PCR 结果与蛋白质组学结果一致,进一步支持了蛋白质组学的发现。
- ECM - 受体相互作用通路失调的影响:研究发现,无论是否用 PTZ 处理,经历 CFS 的小鼠都存在 ECM 功能失调。免疫荧光染色、EB 示踪剂注射和透射电镜分析表明,CFS 小鼠的 BBB 结构和功能完整性在幼年时就受到显著破坏,成年后虽有一定恢复但仍存在损伤。
- BBB 破坏后神经兴奋性代谢物的改变:MSI 分析显示,CFS 小鼠大脑中一些神经兴奋性代谢物的分布发生改变,如谷氨酸、谷氨酰胺等水平升高,而 GABA、腺苷等水平降低,这些变化可能影响神经元兴奋性,进而引发癫痫发作。
- 干扰 ECM - 受体相互作用增加癫痫易感性:给正常小鼠侧脑室注射基质金属蛋白酶(MMP)抑制剂 Incyclinide,结果发现小鼠癫痫发作的潜伏期缩短、持续时间延长,发作等级和脑电图活动功率增加,表明干扰 ECM - 受体相互作用信号通路会增加小鼠的癫痫易感性。
研究结论表明,婴儿期经历 CFS 的小鼠成年后癫痫易感性增加,BBB 蛋白质组图谱改变,ECM - 受体相互作用通路失调是关键机制,且该通路相关蛋白和 mRNA 表达下调,脑内神经兴奋性代谢物分布改变。这项研究从血脑屏障蛋白质组学的角度揭示了 CFS 后癫痫易感性增加的机制,为后续癫痫的预防和治疗提供了新的靶点和方向,让人们对癫痫的发病机制有了更深入的认识,在癫痫研究领域具有重要的意义,为攻克这一医学难题带来了新的希望。