单核转录组测序揭示毛果芸香碱诱导癫痫大鼠模型中细胞与分子变化的动态图谱

本研究通过单核RNA测序技术(snRNA-Seq)系统解析了毛果芸香碱(PILO)诱导的癫痫大鼠模型在急性期、潜伏期和慢性期海马、颞叶皮层及丘脑的细胞与分子变化特征。研究人员发现丘脑在潜伏期呈现显著的突触重塑特征，并鉴定出两个新型星形胶质细胞亚群及EX-Astro C3-IN通路的关键作用，为癫痫发生机制提供了时空动态视角，对开发靶向干预策略具有重要意义。

　　

癫痫作为一种影响全球1%人口的慢性脑疾病，约30%患者对现有抗癫痫药物(ASMs)治疗无效，这主要源于对癫痫发生(epileptogenesis)过程中细胞与分子机制的认识不足。传统研究多聚焦慢性期海马病变，但癫痫发生涉及从急性损伤到自发反复发作(SRSs)的复杂时空演变过程，尤其潜伏期作为"静默窗口"的神经重塑机制尚不明确。

大连医科大学附属第一医院神经内科的研究团队在《Neuroscience Bulletin》发表研究，首次通过单核转录组测序(snRNA-Seq)构建了PILO诱导癫痫大鼠模型的全周期(急性期24h、潜伏期7d、慢性期8w)、全脑区(海马、颞叶皮层、丘脑)的细胞分子图谱。研究采用锂-毛果芸香碱模型诱导大鼠癫痫持续状态(SE)，通过视频监控和脑电图(EEG)验证模型可靠性，对3只/组的生物重复样本进行单核分离和DNBelab C系列建库，使用STAR比对mRatBN7.2基因组，经Seurat和Harmony分析获得311,177个高质量核转录组数据。

单核转录组图谱揭示细胞动态变化
分析发现急性期颞叶皮层细胞组成变化最显著，而慢性期表现为内皮细胞减少伴随小胶质细胞增多。潜伏期丘脑显示少突胶质前体细胞(OPCs)减少和突触相关基因上调，提示该脑区在神经网络重塑中的核心作用。

时空特异的基因表达模式
鉴定出2,449个差异表达基因(DEGs)，急性期海马差异基因最多(1,007个)，潜伏期丘脑差异基因占比达90%(707/789为上调)。跨阶段共享的46个基因涉及代谢和细胞粘附，如Cst3、Gjb6；跨脑区共享的249个基因富集于胶质分化通路，包括Stat3、Spp1等炎症相关基因。

潜伏期增强的细胞互作网络
CellChat分析显示潜伏期细胞通讯强度最高，丘脑特异性激活EPHB/EPHA信号通路。而急性期海马出现TWEAK、VISFATIN等新型内皮-星形胶质细胞对话模式。

新型星形胶质细胞亚群的发现
亚群分析鉴定出急性期特异性增殖的星形胶质细胞Cluster3(氧化应激相关)和Cluster9(钙响应相关)，伪时序分析显示其处于分化终末阶段。这些细胞通过SPP1通路接收兴奋性神经元(EXs)信号，再经EGF通路调控抑制性神经元(INs)，形成"EX-Astro C3-IN"级联调控轴。

该研究首次绘制了癫痫发生全过程的高分辨率细胞分子图谱，突破性地揭示：1) 丘脑在潜伏期的突触重塑是神经网络重组的关键事件；2) 急性期出现的SPP1-EGF信号轴可能驱动神经兴奋性失衡；3) 鉴定出具有阶段特异性的星形胶质细胞亚群。这些发现为开发针对癫痫发生不同阶段的精准干预策略提供了新靶点，特别是潜伏期丘脑重塑机制的揭示，为阻断癫痫进展提供了潜在治疗窗口。研究建立的时空动态数据库将成为探索癫痫机制的重要资源，推动从症状控制向疾病修饰治疗的范式转变。