《CNS Neuroscience & Therapeutics》：1?Hz Low-Frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation Ameliorates Epilepsy by Suppressing Interferon-γ Signaling-Dependent Microglial Synaptic Phagocytosis in Mice
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研究人员旨在研究低频重复经颅磁刺激（LF-rTMS）对颞叶癫痫（TLE）中激活的小胶质细胞的影响，并探讨LF-rTMS治疗TLE的分子机制和临床潜力。方法：研究人员在红藻氨酸（KA）诱导的TLE小鼠中测试了0.3、0.5和1?Hz LF-rTMS，评估了脑电图
研究人员旨在研究低频重复经颅磁刺激（LF-rTMS）对颞叶癫痫（TLE）中激活的小胶质细胞的影响，并探讨LF-rTMS治疗TLE的分子机制和临床潜力。方法：研究人员在红藻氨酸（KA）诱导的TLE小鼠中测试了0.3、0.5和1?Hz LF-rTMS，评估了脑电图（EEG）、炎症、突触吞噬、记忆、单细胞RNA测序（scRNA-seq）和干扰素-γ（IFN-γ）中和抗体。人类海马硬化（HS）组织的单核RNA测序（snRNA-seq）证实了相关性。结果：在KA诱导的TLE小鼠中，1?Hz LF-rTMS减少了癫痫发作、神经炎症和海马突触吞噬，同时增强了记忆。这些效应与小鼠小胶质细胞IFN-γ信号增加（激活信号转导及转录激活因子2（STAT2）并抑制细胞黏附分子1/2/3（CADM1/2/3））有关，而IFN-γ阻断则抵消了这些效应。人类HS组织的snRNA-seq显示，在疾病相关小胶质细胞（DAM）样细胞中IFN-γ信号升高，表明了临床相关性。结论：研究人员的研究表明，1?Hz LF-rTMS是一种有前景的TLE治疗方法，可能通过影响小胶质细胞功能来减少癫痫发作和认知问题。研究结果还显示，IFN-γ信号触发STAT2激活，这与IFN-γ特征DAM表达增加和DAM中CADM1/2/3表达降低密切相关，从而在1?Hz LF-rTMS的神经保护作用中发挥作用。这些发现揭示了LF-rTMS的新机制，并为难治性癫痫（DRE）的靶向治疗提供了见解。
癫痫是全球常见的神经系统疾病，影响超过7000万人，其中约三分之一发展为药物难治性癫痫（DRE）。颞叶癫痫（TLE）是常见的耐药型癫痫，海马硬化（HS）是其关键病理改变，但现有抗癫痫药物仅控制症状，无法阻止疾病进展。小胶质细胞（microglia）的过度激活通过炎症介导的突触吞噬作用（synaptic phagocytosis）破坏神经环路兴奋/抑制平衡，加剧癫痫发作和认知障碍。低频重复经颅磁刺激（LF-rTMS）作为一种非侵入性神经调控技术，具有抗炎和降低皮质兴奋性的潜力，但其对TLE中小胶质细胞突触吞噬的调控机制及最佳频率仍不明确。因此，研究人员旨在探讨不同频率LF-rTMS（0.3、0.5、1?Hz）对TLE的治疗作用及其分子机制，为DRE治疗提供新策略。该研究论文发表在《CNS Neuroscience》。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：红藻氨酸（KA）海马内注射建立TLE小鼠模型（8周龄雄性C57BL/6J小鼠，购自北京维通利华实验室）；脑电图（EEG）记录评估癫痫发作；免疫荧光染色和共聚焦显微镜观察小胶质细胞激活及突触吞噬；行为学测试（旷场实验OFT、新物体识别NOR、Y迷宫）评估记忆；单细胞RNA测序（scRNA-seq，10× Genomics平台）分析海马细胞转录组；单核RNA测序（snRNA-seq）分析人类HS组织数据（来自公开数据集GSE264624和GSE275302，包括19例HS相关癫痫患者和26例非癫痫对照）；IFN-γ中和抗体腹腔注射进行功能验证；以及CellChat、伪时间轨迹分析和转录因子分析等生物信息学方法。
研究结果如下：
2.1 1?Hz LF-rTMS治疗减轻TLE小鼠模型中的癫痫发作和神经炎症：通过EEG记录和定量分析，发现1?Hz LF-rTMS显著降低KA诱导的慢性癫痫小鼠的发作频率和总发作时间；免疫荧光显示Synapsin 1/2（SYN1/2）和Fluoro-Jade C（FJC）染色表明1?Hz治疗减少海马CA1区神经元和突触丢失；qRT-PCR显示炎症因子（Il-1β、Tnf-α、Ccl2、Ccl3）转录水平降低。
2.2 1?Hz LF-rTMS抑制小胶质细胞病理性激活、突触吞噬和癫痫相关的记忆损伤：免疫荧光共染显示0.5和1?Hz减少GFAP和IBA1阳性面积；三重标记（IBA1、SYN1/2、CD68）表明1?Hz显著降低小胶质细胞对突触的吞噬；行为学测试中，1?Hz治疗改善焦虑样行为（OFT中央区时间增加），增强新物体识别能力（NOR识别指数提高），并在Y迷宫实验中显示出改善海马工作记忆的趋势。
2.3 单细胞RNA测序鉴定出1?Hz LF-rTMS后的IFN-γ反应性DAM状态：对29,771个细胞进行scRNA-seq，鉴定出6个小胶质细胞亚群，其中疾病相关小胶质细胞（DAM）在1?Hz治疗后IFN-γ信号通路显著增强；伪时间轨迹分析揭示两个DAM分化分支，一个富集IFN-γ响应基因（如Ifit3），另一个与炎症吞噬相关；免疫荧光证实IFIT3和APOE在IBA1阳性小胶质细胞中共表达。
2.4 1?Hz LF-rTMS改变KA诱导的癫痫小鼠中吞噬性DAM的STAT2和CADM1/2/3表达：CellChat分析显示1?Hz治疗抑制DAM中CADM信号通路；免疫荧光显示1?Hz治疗后CADM1/2/3在IBA1阳性小胶质细胞中的信号减弱，且与SYN1/2共定位减少；转录因子分析发现STAT2与Ifit3表达正相关，而与Cadm1负相关；STAT2荧光强度在APOE阳性DAM中升高。
2.5 靶向IFN-γ信号可能消除1?Hz LF-rTMS介导的小胶质细胞突触吞噬的有益效应：给予IFN-γ中和抗体后，1?Hz LF-rTMS对癫痫发作的抑制作用被抵消（EEG显示发作时长增加）；免疫荧光显示STAT2和CADM1/2/3在微胶质细胞中的表达变化被逆转，小胶质细胞突触吞噬增加。
2.6 SnRNA-seq揭示HS相关癫痫患者中DAM样吞噬性小胶质细胞的IFN-γ信号激活：分析人类海马snRNA-seq数据鉴定出4个小胶质细胞亚群，其中MG2（DAM样细胞）在HS癫痫患者中比例升高；GO富集分析显示MG2中IFN-γ介导的信号通路和吞噬相关过程上调；伪时间轨迹分支与小鼠scRNA-seq一致；STAT2与CADM1在MG2中呈正相关。
讨论部分总结：研究证实1?Hz LF-rTMS通过增强海马小胶质细胞IFN-γ信号，改变STAT2和CADM1/2/3表达，从而抑制过度突触吞噬，减轻癫痫发作和记忆损伤。人类snRNA-seq数据支持该通路在HS相关癫痫中的临床相关性。虽然IFN-γ信号的具体调控机制仍需进一步研究，但该发现为DRE和突触丢失性疾病的治疗提供了新思路。研究结论：总之，1?Hz LF-rTMS通过增强IFN-γ信号调节海马小胶质细胞吞噬特异性，使小胶质细胞从突触消除转向保护，为药物难治性癫痫（DRE）和突触丢失状况提供了新选择。
