BMP4與noggin在大鼠KA顳葉癲癇模型海馬神經(jīng)發(fā)生和癲癇形成中的作用.pdf

1、癲癇是一種常見的疾病和神經(jīng)癥狀，發(fā)病率約為5‰，臨床表現(xiàn)為突然短暫發(fā)作的腦功能異常。經(jīng)正規(guī)服用抗癲癇藥物，70-80％病人癲癇發(fā)作可得到完全控制或顯著減少。但仍有20-30％病人癲癇難以控制，最終發(fā)展為難治性癲癇，其中70％為顳葉癲癇，長期反復(fù)發(fā)作及藥物副作用嚴重威脅著顳葉癲癇病人的日常生活。因此，對于顳葉癲癇發(fā)病機制的研究，具有重要意義。在各種顳葉癲癇模型和顳葉癲癇患者中均觀察到顳葉癲癇發(fā)病過程中存在海馬神經(jīng)發(fā)生增加，門區(qū)異位顆粒細胞

2、形成，苔蘚纖維發(fā)芽等現(xiàn)象。顆粒細胞、苔蘚纖維和CA3區(qū)錐體細胞是癲癇傳導(dǎo)的經(jīng)典“三突觸環(huán)路”中重要環(huán)節(jié)，最新研究發(fā)現(xiàn)，新生顆粒細胞和苔蘚纖維發(fā)芽對癲癇形成過程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建可能有重要作用，而門區(qū)異位顆粒細胞的自發(fā)性爆發(fā)性放電可能是癲癇的起搏點之一。這一發(fā)現(xiàn)為顳葉癲癇發(fā)生機制的研究提供了新的思路，但究竟新生顆粒細胞如何增殖、遷移、分化并參與自發(fā)反復(fù)性癲癇發(fā)作(Spontaneous recurrentseizure,SRS)的形成，以及促

3、進海馬神經(jīng)發(fā)生和異位顆粒形成的分子機制如何，目前還不清楚。 已有的研究表明，諸多可溶性蛋白因子，包括神經(jīng)營養(yǎng)因子、細胞因子和生長因子等對癲癇起病中的神經(jīng)發(fā)生可能有促進作用。以骨形成蛋白-4(bone morphogeneticprotein-4,BMP4)為代表的骨形成蛋白家族是影響發(fā)育期和成年神經(jīng)發(fā)生的重要基因之一，它主要通過Smad途徑起作用。在核內(nèi)，Smad異聚體復(fù)合物在其他DNA結(jié)合蛋白的參與下作用于特異的靶基因，起轉(zhuǎn)錄

4、調(diào)節(jié)作用。而在所有調(diào)控BMP4的分子中，noggin是最重要的一個，它通過與BMP4相結(jié)合而抑制BMP4的作用。Valenzuela等發(fā)現(xiàn)，noggin基因亦表達于成年哺乳動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對于SVZ區(qū)神經(jīng)干細胞，noggin通過拮抗BMP4的作用，促進神經(jīng)干細胞增殖并向神經(jīng)元分化。范曉棠發(fā)現(xiàn)，正常成年大鼠海馬均有BMP4與noggin表達，通過反義寡核苷酸抑制noggin表達后能降低齒狀回神經(jīng)發(fā)生，表明BMP4與noggin對于調(diào)節(jié)

5、成年海馬神經(jīng)干細胞的增殖和分化、遷移起重要作用。在顳葉癲癇形成過程中同樣伴有神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)可塑性改變，這兩種分子在其中起何作用以及對SRS可能起什么作用，還有待進一步探索。為此我們以大鼠KA顳葉癲癇模型為研究對象，采用原位雜交、免疫組化、RT-PCR、反義寡核苷酸技術(shù)、神經(jīng)干細胞培養(yǎng)等技術(shù)，研究大鼠海馬在受到KA損傷后至出現(xiàn)SRS過程中，BMP4/noggin在海馬的表達情況，以及海馬的神經(jīng)發(fā)生、苔蘚纖維發(fā)芽、異位顆粒細胞形成、SRS的

6、形成情況，并探討B(tài)MP4/noggin信號在其中可能所起的作用。并在體外實驗中進一步證實BMP4/noggin可能對海馬神經(jīng)干細胞增殖、分化的作用。主要結(jié)果如下： 1．BMP4和noggin在正常成年大鼠海馬均有表達。 2．KA側(cè)腦室注射誘發(fā)SEA海馬齒狀回神經(jīng)發(fā)生增加、苔蘚纖維發(fā)芽、異位顆粒細胞形成并伴有膠質(zhì)增生，2月后逐漸出現(xiàn)SRS，與人類顳葉癲癇患者病理和行為學改變相似。 3．KA側(cè)腦室注射誘發(fā)SE后BMP

7、4和noggin在海馬的表達明顯增加，BMP4在注射后1天達到頂峰，noggin在注射后3天達到頂峰，此后逐漸下降，約60天后恢復(fù)正常水平，與神經(jīng)發(fā)生增加的時程大體一致。 4．顳葉癲癇形成過程中BMP4能抑制海馬齒狀回神經(jīng)發(fā)生、苔蘚纖維發(fā)芽、異位顆粒細胞形成，并最終減少SRS的發(fā)生。而noggin通過拮抗BMP4的作用，能促進海馬齒狀回神經(jīng)發(fā)生、苔蘚纖維發(fā)芽、異位顆粒細胞形成，并最終促進SRS的發(fā)生。 5．休外實驗證明B

8、MP4能抑制海馬神經(jīng)干細胞增殖，抑制其向神經(jīng)元分化，noggin通過拮抗BMP4的作用，促進海馬神經(jīng)干細胞增殖和促進其向神經(jīng)元分化。 總之，本實驗研究了BMP4/noggin在顳葉癲癇形成過程中在海馬的表達，及其對海馬神經(jīng)發(fā)生、苔蘚纖維發(fā)芽、異位顆粒細胞形成等的作用，以及對顳葉癲癇SRSN成的作用。并在體外實驗中研究了BMP4/noggin對于海馬神經(jīng)干細胞的增殖和分化的作用。結(jié)果表明，KA損傷后，SMP4/noggin表達增加