癲癇（Epilepsy）,是一種以大腦神經元突發性異常放電為主要特點的神經疾病。流行病資料顯示，我國癲癇的總體患病率為7.0‰（約900萬癲癇患者），同時每年新增癲癇患者約有40萬。雖經過正規的抗癲癇藥物治療，仍有約20%～30%患者為藥物難治性癲癇。難治性癲癇的存在說明癲癇發病的其它靶標或者癲癇發生病因不清等根本問題還需要進一步解決。大腦皮層/海馬腦血管內皮源性危險因素、BBB通透性增加、星形膠質細胞激活均可能是自發性癲癇潛在致病因素。
2019年11月7日，南京醫科大學基礎醫學院盧應梅教授課題組與藥學院韓峰教授、浙江大學藥學院陳忠教授合作在Journal of Experimental Medicine在線發表題為Endothelial Cdk5 deficit leads tothe development of spontaneous epilepsy through CXCL1/CXCR2-mediated reactive astrogliosis。該研究首次報道血管內皮源性危險因素是導致癲癇發生的重要病因之一。他們發現血管內皮特異性敲除Cdk5誘發血管內皮細胞CXCL1分泌增加進而作用於星形膠質細胞的CXCR2受體，導致星形膠質細胞的功能障礙，進而引起神經元異常放電。項目不僅為癲癇研究提供了新型自發性癲癇動物模型，也為進一步闡明難治性癲癇發病機制提供研究思路和潛在藥物靶標。
迄今為止，血管內皮源性危險因素是否是導致癲癇的重要病因鮮見報道。腦血管內皮細胞是血腦屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）的最主要構成部分。血腦屏障的功能障礙可能導致癲癇，但是與此相關的血管病理性變化的具體機制尚未闡明。課題組在研究過程中偶然發現一個意料之外的有趣現象，血管內皮細胞特異性敲除Cdk5可以導致自發性癲癇。團隊成員進一步通過腦血管內皮特異性的病毒侵染以及採用他莫昔芬誘導敲除確認血管內皮Cdk5參與自發性癲癇病理進程。
癲癇發生的主要機制是神經元興奮與抑制的失衡，研究人員發現腦血管內皮細胞敲除Cdk5的小鼠模型中，海馬CA1區錐體神經元的興奮性顯著增加，微透析的結果進一步提示興奮性神經遞質穀氨酸含量升高，然而PPR試驗以及Spine分析的結果表明突觸前神經遞質釋放量以及突觸後樹突棘密度均沒有改變，那麼影響神經元興奮性的原因是什麼呢？通過膜片鉗研究方法，研究者發現海馬CA1區星形膠質細胞上的穀氨酸轉運體的電流變化是可能引起神經元異常興奮的主要因素。研究者利用血管內皮Cdk5缺失的小鼠研究模型，在海馬區注射AAV相關病毒過表達GLT1以及採用GLT1的激活劑頭孢曲松的研究手段，進一步確證血管內皮Cdk5缺失導致星形膠質細胞上的穀氨酸轉運體功能受損，進而不能有效的轉運突觸間隙的穀氨酸從而導致神經元的興奮性增加。隨後，團隊成員利用轉錄組學以及分子生化手段，證明內皮細胞Cdk5缺失導致內皮細胞的CXCL1分泌增加，CXCL1通過與星形膠質細胞上的CXCR2結合引起星形膠質細胞的穀氨酸轉運體的功能障礙。
由此，研究首次揭示了血管內皮細胞Cdk5通過趨化因子CXCL1作為媒介影響星形膠質細胞功能，進而調控神經元興奮性，參與自發性癲癇病理進程的分子機制。此研究在推進內皮細胞Cdk5以及它下游的信號通路作為臨床治療癲癇新靶點的研究領域邁出了重要的一步。
據悉，南京醫科大學基礎醫學院盧應梅教授、藥學院韓峰教授以及浙江大學藥學院陳忠教授為共同通訊作者。第一作者劉秀秀為浙江大學與南京醫科大學聯合培養的博士研究生。盧應梅教授以及韓峰教授團隊近年聚焦於腦內不同細胞類型間通訊異常介導神經精神疾病機制研究和藥物靶標發現，該團隊前期研究揭示了神經元的正常功能維繫是一個多維、高度協調的過程，需要多種類型細胞的高度智能化參與。該團隊的其它學術論文發表在Neuron，Cell Res，J Am Chem Soc，Mol Psychiatry等期刊。
原文鏈接：
http://jem.rupress.org/content/early/2019/11/06/jem.
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