靶向神经型BK通道的Martentoxin抗癫机制研究

发布时间：2020-05-15 22:16

【摘要】：大电导钙激活钾离子通道(Large-conductance Ca2+-activatedK+channel,BK channel)广泛分布在兴奋性和非兴奋性细胞中,参与包括调节脑内神经元兴奋性、控制神经递质释放等多种重要的生理功能。Martentoxin(MarTX)是一种从东亚钳蝎(Buthus martensi Karsch,BmK)粗毒中提取的由37个氨基酸残基组成的短链多肽毒素。本文着重研究了在急性惊厥模型、慢性点燃模型以及KA颞叶癫痫模型中BK通道及其辅助亚基的动态表达变化,探讨BK通道在癫痫发病过程中的作用。研究结果如下:1.BK通道PTZ诱导的急性惊厥模型和慢性点燃模型的脑内均异常表达,被VPA所干预或慢性点燃失败后异常表达有所减弱。经免疫共标检测,异常表达的BK通道主要位于VGluT1阳性兴奋锥体神经元,且分布在整个海马区和皮层,但未在齿状回颗粒细胞上检测到。BK通道辅助亚基β2和β4在癫痫急性模型和慢性模型的表达分布均发生变化,β2亚基在急性模型和慢性模型的海马和皮层表达均升高,但与VGluT1几乎不共标。β4亚基在急性模型的海马和皮层表达升高,慢性模型有所回落,大部分能位于VGluT1阳性的神经元上。2.MarTX能够有效缓解PTZ引起的急性模型和慢性模型的的惊厥复发。海马内注射低剂量(0.1μg)和高剂量(0.5μg)MarTX能延长PTZ诱导的急性模型和慢性模型惊厥复发的潜伏期,剂量依赖地减少惊厥发作总时程,缓解惊厥复发的发作的严重程度。经脑电记录,0.1μg MarTX有效降低PTZ引起的场电位能量激增,抑制β节律含量的提升。通过小波包分解和短时傅里叶变换进一步分析,MarTX能抑制p节律、β节律、γ节律等高频节律的能量的上升,降低整体场电位能量变化。经过离体细胞的电生理记录,MarTX能提升动作电位发放阈值并降低静息膜电位,降低海马神经元的兴奋性。3.LRRC55(新发现的BK通道的辅助亚基)在正常大鼠海马内高表达,在KA颞叶癫痫的发病过程中出现降低。经免疫共沉淀发现,其与海马锥体神经元细胞膜上BK通道p亚基结合。下调LRRC55的表达能显著增加海马锥体神经元BK通道的电流密度,改变激活动力学,增加海马神经元的兴奋性。下调LRRC55的动物表现出对亚惊厥剂量PTZ(35mg/kg)的高敏感性。4.先前研究发现,BmK I(钠通道位点3毒素)和BmK IT2(钠通道位点4毒素)在调节神经元兴奋性的药理功能是相反的,但是BmK粗毒(包含BmK I和BmKIT2)能引起比BmKI更加强烈的通道反应。本研究发现,共同施加BmK I和BmKIT2能够显著增加ND7-23的电压门控钠通道的电流幅值,易化通道的激活。相对于BmK I或BmK IT2的单独给药,两者共给药能引发更大的钠电流且使激活曲线向更加负向移动,显著延缓DRG型电压门控钠离子通道的失活。本文研究结果提示:1.BK通道的异常表达是癫痫发生的病理基础,异常表达的BK通道为Ⅱ型BK通道(p+β4)即神经型BK通道,β2亚基可能与癫痫慢性期神经元突触可塑性变化有关;2.MarTX对急性模型和慢性模型的复发具有抗惊厥效应;3.LRRC55通过抑制BK通道的上膜,调制海马锥体神经元的兴奋性;4.BmK IT2能正协同增强BmKI对电压门控钠通道的药理学功能,增加神经元兴奋性。本工作结果有助于了解BK通道在癫痫等相关疾病上的功能变化,为后续药物如抗癫痫药的开发提供重要的依据。
【图文】：

１．１逦ＢＫ通道逡逑１．１．１逦ＢＫ通道的结构逡逑大电导钙激活钾离子通道（ＢＫ）广泛分布在神经和非神经组织中，在调节逡逑包括分泌、肌肉收缩和神经元兴奋在内的基本生理过程中起着关键作用。其得逡逑名是由于其异常“火”的屯导，约１００－３Ｏ０ｐＳ，并且属于钾离子通道这个大家逡逑族。尽Ｉｆ在结构上１邋ｊ其他钾离子通道类似，ＢＫ通道在进化过程上获得丫丨ｉ大逡逑的胞内Ｃ末端，具有能感应胞内因子使其能改变门控并控制钾渗透［１］。ＢＫ通道逡逑可以通过电压和细胞内配体来激活，如钙和镁离子［２４］。在动作电位中，电逡逑控钙通道迎过细胞膜去极化和钙内流激活ＢＫ通道，从而导致构象变化和孔Ｋ逡逑开放。这缩短了动作电位并引发一个关闭钙通道的快速后超极化（ｆＡＨＰ）。通逡逑过控制动作电位形成，ＢＫ通道控制着神经元放电以及调节yL经递质释放［５］。逡逑ＡＢＣ

１．１．３邋ＢＫ通道与癫痫逡逑癫痫是常见以自发性和复发性惊厥发作特点的ｆ曼性中枢系统疾病，发病率逡逑为０．６％？１．１％，病因复杂，其主要特征为中枢神经系统局部或整个脑区神经元逡逑的异常同步化放电，临床表征主要为肌肉抽搐和（或）意识丧失［５５］。逡逑神经网络功能平衡被破坏是癫痫发病的主要机制。其中海马的神经环路对逡逑整个神经网络功能平衡极为重要，海马内存在一条由三级神经元构成的兴奋性逡逑局部回路：１）内嗅皮层（ｅｎｔｏｒｈｉｎａｌｃｏｒｔｅｘ，，邋ＥＣ）的穿通纤维与齿状回的颗粒细逡逑胞的突触联系；２）齿状Ｍ的颗粒细胞发出的苔藓纤维１ｊ邋ＣＡ３区的锥体细胞形逡逑成突触联系；３）邋ＣＡ３区的锥体细胞发出的Ｓｃａｆｆｅｒ纤维与ＣＡ１区的锥体细胞形逡逑成突触联系。在各个区还布局部环路联系兴奋性或抑制性中间神经元。此外，逡逑海马中还存在穿通纤维直接与ＣＡ１区神经元在分子层形成突触联系１５６，５７］。逡逑Ｐｅｒｆｏｒａｎｔａｔｈｗａ
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R742.1

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本文编号：2665710