实验性耐药性癫痫中的温度稳态破坏与下丘脑改变

《Epilepsia》：Temperature homeostasis disruption and hypothalamic alterations in experimental drug-resistant epilepsy

　　

目标：体温升高可能增加癫痫发作风险，但体温调节与癫痫发作之间的关系及其潜在机制仍知之甚少。研究人员探讨了实验性颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy, TLE）中体温调节控制是否发生改变，因为这种损害可能降低患病个体适应环境温度变化的能力。

方法：利用成年小鼠颞叶癫痫（TLE）模型，研究人员使用7 T ¹H-磁共振波谱测温法纵向测量癫痫发作前后的脑温。通过脑电图记录结合植入式温度探头，在受控环境条件下评估自发性癫痫发作与体温波动之间的时间关系。在癫痫小鼠和假手术小鼠的下丘脑温度感应区域（腹内侧视前核[ventromedial preoptic nucleus, VMPO]和背内侧核[dorsomedial nucleus, DMD]）中检查神经元密度、胶质细胞反应性和转录组谱。通过磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）评估小鼠和癫痫患者（people with epilepsy, PWE）的下丘脑体积。测量血清促甲状腺激素（thyroid-stimulating hormone, TSH）、T3和T4浓度，作为下丘脑-垂体-甲状腺（hypothalamic-pituitary-thyroid, HPT）轴活性和代谢产热的指标。

结果：海马温度在癫痫发作前（海人酸注射后3天）升高约0.5–1.5°C，并在慢性癫痫期（海人酸注射后1.5个月）持续升高。急性期，体温在自发性癫痫发作前15分钟至发作后15分钟升高。癫痫小鼠血清T3和T4水平降低约50%，而无代偿性TSH升高，表明HPT轴失调。与假手术小鼠相比，慢性癫痫小鼠VMPO和DMD的神经元密度降低约20%（p < .05），并伴随FosB诱导、免疫/炎症通路和胶质细胞反应性。MRI显示癫痫小鼠下丘脑体积减小（p < .05），与PWE中的发现相似。

意义：实验性TLE中体温调节控制受损，并与下丘脑温度感应区域的神经元丢失和炎症相关。这些发现揭示了体温调节功能障碍与癫痫之间的联系，并强调温度稳态的改变可能与癫痫发作产生的机制相互作用。

体温升高可能增加癫痫发作风险，但体温调节与癫痫的关系及机制尚不明确。既往研究显示，多种癫痫综合征存在体温调节障碍，如发作期或发作期周围高热、发作后发热等，但慢性癫痫是否伴随中枢体温调节环路的内在功能障碍仍不清楚。下丘脑是体温调节的核心中枢，而颞叶癫痫可能通过边缘系统投射影响下丘脑功能。因此，研究人员利用实验性颞叶癫痫小鼠模型，系统评估了体温调节控制的变化及下丘脑病理改变，以验证体温调节功能障碍参与癫痫机制的假说。该研究发表在《Epilepsia》。

研究人员通过海人酸诱导的TLE小鼠模型，纵向测量了癫痫发生前后的海马温度，结合EEG和体温遥测记录自发性发作与体温的时间关系，并对下丘脑温度感应区域进行了组织病理学、转录组学、体积测量和血清激素分析。结果显示，海马温度在癫痫发生前即升高并持续至慢性期；自发性发作前15分钟至发作后15分钟体温显著升高；下丘脑VMPO和DMD出现神经元丢失、胶质反应和炎症相关转录改变，下丘脑体积减小，且血清T3和T4降低而无TSH代偿。这些发现表明实验性TLE存在体温调节控制受损，并与下丘脑病变密切相关，为理解癫痫与体温稳态的相互作用提供了新证据。

关键技术方法：本研究使用成年雄性C57BL6N和C57BL/6OlaHsd小鼠，通过杏仁核内注射海人酸诱导癫痫持续状态（status epilepticus, SE），并设假手术对照组。实验分别在Mario Negri研究所和皇家外科医学院（Royal College of Surgeons）两个中心完成，使用多个独立小鼠队列。主要技术包括：7 T ¹H-磁共振波谱（MRS）测温法测量海马温度；EEG遥测与植入式温度探头记录自发性发作和核心体温；免疫组化检测神经元密度（FosB、GFAP、Iba-1）；RNA测序分析VMPO和DMD的转录组；MRI测量小鼠和人类PWE下丘脑体积（人类队列共935名参与者，含474例PWE）；血清TSH、T3、T4浓度测定。

研究结果如下：

3.1 癫痫发展过程中的脑温变化：通过1H-MRS对小鼠在SE后3天和1.5个月进行纵向测量，发现海马温度在3天时已显著高于假手术组（36.8±0.1°C vs 36.0±0.1°C），并在慢性期持续升高（36.8±0.1°C），表明癫痫发生过程伴随持续的脑温升高。

3.2 自发性发作相关的体温波动：通过EEG和体温遥测记录，发现自发性发作多发生在体温33–38°C范围内，最高发频率在35–36°C。分析发作前后各30分钟的体温变化，显示体温在发作前15分钟开始上升，至发作开始及后15分钟达峰，随后逐渐回落，并在独立队列中验证。

3.3 癫痫小鼠下丘脑的组织病理学评估：与假手术组相比，慢性癫痫小鼠VMPO和DMD的神经元密度双侧减少约20%（p < .05），FosB免疫反应性增加，提示局部神经元激活。GFAP阳性星形胶质细胞信号在VMPO和DMD均显著增加，而Iba-1阳性小胶质细胞信号仅在DMD同侧显著增加。

3.4 癫痫小鼠和人类癫痫的下丘脑体积MRI测量：在小鼠TLE模型中，包含DMD的后部下丘脑区域体积显著减少约50%（p < .05），而包含VMPO的前部区域无显著变化。在人类PWE中，双侧下丘脑体积显著小于对照组，右侧更为明显，亚区分析显示右侧前上、右管状上及左侧后部差异最显著；敏感性分析结果类似，且差异主要由有病灶的PWE驱动。

3.5 VMPO和DMD核团的RNA测序：RNA-seq显示VMPO仅有2个基因上调，DMD中17个基因上调、14个下调。基因集富集分析表明，VMPO和DMD均富集免疫/炎症通路（如MHC抗原加工呈递、细胞因子信号、干扰素信号）以及细胞周期和凋亡通路。连接图分析预测了多种化合物可能逆转这些疾病相关的转录特征。

3.6 甲状腺激素测量：癫痫小鼠血清T3和T4水平较假手术组显著降低约30%–50%，而TSH无代偿性升高，提示HPT轴失调，符合中枢性甲状腺功能减退特征。

讨论部分指出，体温升高从发作前即开始且可持续至发作后，提示中枢性体温调节机制而非单纯肌肉活动。下丘脑VMPO和DMD分别参与热防御和冷防御，