癫痫中神经胶质网络的急性破坏

科学家的研究结果详细发表在《神经科学杂志》上;题目:“星形胶质细胞碱化和间隙连接解耦可加重癫痫。”

文摘:

癫痫会引发癫痫。在癫痫的初始阶段，每次发作发作都会加剧;然而，导致这种恶化的机制仍有待解决。星形胶质细胞对神经元兴奋性和信息处理方式有很强的控制作用。这种控制是通过调节细胞外空间中各种离子的水平来实现的。通过间隙连接的星形胶质细胞网络允许这些离子的分布更宽或更有限，这取决于间隙连接的开放概率。K+的清除依赖于星形胶质细胞对K+的摄取以及K+随后通过星形胶质细胞网络的扩散。当星形胶质细胞脱离偶联时，K+的清除就会受到阻碍。细胞外K+的积累导致神经元过度兴奋。在这里，使用小鼠的急性海马切片，我们发现短暂的癫痫样活动导致间隙连接解耦。 In slices that experienced short-term epileptiform activity, extracellular K+ transients in response to glutamate became prolonged. Na+ imaging with a fluorescent indicator indicated that inter-cellular diffusion of small cations in the astrocytic syncytium via gap junctions became rapidly restricted after epileptiform activity. Using a transgenic mouse with astrocyte-specific expression of a pH sensor (Lck-E2GFP), we confirmed that astrocytes react to epileptiform activity with intracellular alkalization. Application of a Na+/HCO3- co-transporter blocker led to suppression of intracellular alkalization of astrocytes and to the prevention of astrocyte uncoupling and hyperactivity intensification both in vitro and in vivo. Therefore, inhibition of astrocyte alkalization could become a promising therapeutic strategy for countering epilepsy development.

癫痫是一种以神经元过度兴奋和每次发作发作的进展为特征的疾病。抗癫痫药物主要用于抑制多动症，但全球约30%的患者表现出耐药性。

大脑的一半被非神经元胶质细胞占据。星形胶质细胞是星形胶质细胞，通过间隙连接相互连接。神经元兴奋导致钾从神经元挤压。多余的钾被星形胶质细胞吸收并在星形胶质细胞网络中稀释。钾离子清除的功效可影响神经元信号处理。

“星形胶质细胞对神经元活动有很强的控制能力，”领导这项研究的日本东北大学超级网络大脑生理学实验室的Ko Matsui教授说。“神经元网络的可塑性是学习和记忆的基础，但显然星形胶质细胞的功能也容易发生可塑性变化。＂

由Matsui，博士生Mariko Onodera和海因里希海涅大学Düsseldorf的研究人员领导的合作研究小组研究了与小鼠癫痫发生相关的星形胶质细胞的可塑性变化。

星形胶质细胞中Na+/HCO3-共转运体(NBC)在周围神经元的过度活跃下被激活。由此产生的细胞内碱化导致间隙连接解耦和钾的快速清除障碍。药理阻断NBC抑制了星形胶质细胞网络的可塑性变化，防止癫痫样活性的增强。

“星形胶质细胞在控制健康大脑中的神经元活动方面也起着至关重要的作用松井说。“我们的研究揭示了神经胶质可塑性的存在，并提出了一种未来的治疗策略，可以旨在控制神经胶质功能来治疗疾病。”