《Pharmacological Research》：The dual role of BDNF in epilepsy: insights from calpain-mediated TrkB-FL cleavage
编辑推荐：
尽管现有抗癫痫药物在控制癫痫发作方面具有疗效，但约三分之一患者会发展为难治性癫痫，这凸显了揭示驱动癫痫发生（epileptogenesis）的分子机制的迫切需求。这一过程源于分子改变的复杂相互作用，涉及神经元信号通路的变化。其中，脑源性神经营养因子（brain
尽管现有抗癫痫药物在控制癫痫发作方面具有疗效，但约三分之一患者会发展为难治性癫痫，这凸显了揭示驱动癫痫发生（epileptogenesis）的分子机制的迫切需求。这一过程源于分子改变的复杂相互作用，涉及神经元信号通路的变化。其中，脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）及其高亲和力受体——全长型原肌球蛋白受体激酶B（full-length tropomyosin receptor kinase B, TrkB-FL）——在癫痫病理生理学中密切相关。虽然传统上认为BDNF信号促进突触可塑性，但在病理状态下其信号可能变得适应不良。因此，BDNF在癫痫中表现出矛盾的双重作用：在急性期作为致癫痫因子，而在慢性期发挥抗癫痫效应。近期，一种此前在阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）和脑缺血中描述的、钙蛋白酶（calpain）依赖的蛋白水解机制介导的TrkB-FL裂解，被证明在癫痫发生过程中发生。在难治性癫痫患者海马中观察到TrkB-FL的细胞内裂解产物TrkB-ICD（TrkB intracellular domain）水平升高，从而确立了其临床相关性。在体外，TrkB-ICD过表达可使神经元膜去极化、增加微小兴奋性突触后电流（miniature excitatory postsynaptic current, mEPSC）频率，并改变与突触传递和可塑性相关基因的转录。在体内，其过表达可诱导长期记忆损伤——这是癫痫常见的合并症。此外，在实验性癫痫模型中，TrkB-ICD蛋白水平在急性期（癫痫持续状态，status epilepticus）与发作频率相关，并在慢性期（已建立的癫痫）持续升高。这些发现强调TrkB-FL裂解和TrkB-ICD形成是癫痫发生的分子决定因素，为BDNF的相反效应提供了生物学依据。使用细胞穿透肽等工具抑制该裂解是一种有前景的治疗途径。随着该领域的发展，阐明TrkB-FL蛋白水解和TrkB-ICD形成的精确功能、调控及转化潜力，可能产生创新的、可改变疾病进程的癫痫治疗策略，从而超越传统抗癫痫药物仅对症抑制的局限。
癫痫是一种复杂的神经系统疾病，约三分之一患者对现有药物耐药。目前抗癫痫药物以对症控制发作为主，不能终止疾病进展，因此迫切需要寻找疾病修饰靶点。脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）及其高亲和力受体——全长型原肌球蛋白受体激酶B（full-length tropomyosin receptor kinase B, TrkB-FL）——通过调节神经元兴奋性和环路重塑，深度参与癫痫发生（epileptogenesis）。然而，BDNF信号在癫痫中表现出自相矛盾的双重作用：急性期促进癫痫发生，慢性期却发挥抗癫痫效应。Leonor Ribeiro-Rodrigues、Inga Gri?kova-Bulanova、Maria José Diógenes和Sara Xapelli在《Pharmacological Research》发表综述，旨在整合现有证据，并重点剖析新近发现的钙蛋白酶（calpain）介导的TrkB-FL裂解如何解释这一双重角色，评估其作为新型治疗靶点的潜力。
研究人员收集并综合了PubMed收录的相关研究，纳入的数据来源包括人类难治性癫痫患者手术切除的海马组织、阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）患者死后脑组织样本，以及海人酸（kainic acid, KA）和毛果芸香碱诱导的体内癫痫模型、电点燃模型和体外神经元癫痫样放电模型等。研究者以表格方式整合了BDNF、TrkB-FL、磷酸化TrkB和截短TrkB在癫痫不同阶段的时间动态，并对比了功能获得/丧失实验对自发性反复发作（spontaneous recurrent seizures, SRS）等指标的影响；围绕钙蛋白酶介导的TrkB-FL裂解，归纳了体外、体内及人类样本中的TrkB-ICD检测证据。
研究结果按原文小标题如下：
1. 引言：现有药物不能预防耐药，需要机制性靶点；BDNF/TrkB-FL在癫痫发生中具有联系，但作用因阶段而异。
2. BDNF与TrkB：概述BDNF和TrkB的基本结构、表达和信号。
2.1 BDNF的分布：BDNF于1982年首次从猪脑分离，主要分布于海马和皮层，神经元（尤其谷氨酸能神经元）内含量最高，胶质细胞也有低表达；存在多个启动子驱动的转录本，前体蛋白经furin/金属蛋白酶加工为成熟BDNF或pro-BDNF。
2.2 TrkB受体亚型与分布：Ntrk2基因剪接产生多种亚型；TrkB-FL在脑内高表达，主要定位于神经元质膜；截短亚型TrkB-T1在脑内最丰富、主要位于星形胶质细胞；TrkB-Shc仅在人类大脑检测到，提示物种差异影响模型转化。
2.3 BDNF与TrkB-FL信号通路：BDNF诱导TrkB-FL二聚化和Tyr515/Tyr816磷酸化，分别激活PI3K/Akt、MAPK/ERK及PLCγ/PKC通路；TrkB-FL也可被腺苷、多巴胺等非BDNF机制转激活；TrkB-T1通过形成异源二聚体抑制TrkB-FL信号；信号失衡见于AD、脑缺血、癫痫等多种疾病。
2.4 癫痫中BDNF和TrkB水平：人类颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy, TLE）患者海马BDNF mRNA和蛋白普遍升高；TrkB-FL蛋白报告不一致（升高或降低），可能与取样阶段、用药有关；实验模型中BDNF急剧升高，24小时达峰，而TrkB-FL蛋白在急性期下降、慢性期可升高，截短TrkB一致升高。
2.5 BDNF与TrkB在癫痫中的双重作用：增加BDNF/TrkB-FL功能提高发作易感性和严重性，降低则延迟或抑制癫痫发生；相反，慢性海马输注BDNF减少SRS，并伴随神经肽Y（neuropeptide Y, NPY）升高；TrkB-FL内化可能参与慢性期的抑制效应，但具体机制仍有争论。
2.6 癫痫及其他疾病中的TrkB-FL裂解：兴奋毒性刺激激活钙蛋白酶裂解TrkB-FL，产生截短形式TrkB-T’和胞内片段TrkB-ICD（TrkB intracellular domain, TrkB-ICD）；TrkB-ICD具有激酶活性，体外过表达引起神经元去极化、增加微小兴奋性突触后电流（miniature excitatory postsynaptic current, mEPSC）频率、改变突触基因转录并上调NPY2受体；体内过表达导致长期记忆损伤；难治性癫痫患者海马和AD患者颞下皮质中TrkB-ICD水平升高。金属蛋白酶和γ-分泌酶也可产生其他TrkB片段。
2.7 抑制TrkB-FL裂解：广谱钙蛋白酶抑制剂可阻止裂解但存在副作用；选择性抑制calpain-2可减轻神经炎症和认知障碍，却不能抑制癫痫发作；含反式激活转录因子（transactivator of transcription, TAT）序列和TrkB-FL片段的肽（如TFL457）能阻止裂解、保留膜表面受体并维持PLCγ信号；TAT-(KK)-TrkB在AD模型中改善突触和认知，长期使用未见肝肾毒性。
3. 结论与未来展望：讨论部分强调，TrkB-FL裂解和TrkB-ICD形成不是被动的降解副产物，而是癫痫发生的关键分子决定因素；它们将发作诱发的兴奋毒性转化为持久的网络过度兴奋，并解释了BDNF在急慢性期截然相反的作用。现有抗癫痫药物多靶向离子通道或神经递质系统，很少干预癫痫发生过程；保留TrkB-FL完整性或阻止TrkB-ICD形成的策略有望成为疾病修饰疗法。研究结论可翻译为：钙蛋白酶介导的TrkB-FL裂解产生具有激酶活性的TrkB-ICD，后者通过促进神经元过度兴奋和突触基因改变，在癫痫发生中发挥关键作用；靶向该裂解（例如采用细胞穿透肽）为治疗难治性癫痫、预防癫痫发生提供了有前景的新策略。
