红藻氨酸受体在难治性颞叶癫痫中的作用机制研究_医学论文癫痫（Epilepsy，EP）是以脑神经元过度同步放电引起反复痫性发作为特征的慢性反复发作性短暂脑功能失调综合征，是神经系统常见疾病之一。长期以来人们一直在探索颞叶癫痫的病因，病变特点和发病机制，并努力寻找有效的治疗措施。其中大量的研究集中在颞叶内侧型癫痫及难治性颞叶癫痫的关系上。颞叶内侧型癫痫的主要病理改变是颞叶内侧硬化（Mesial temporal sclerosis,MTS）,表现为海马结构、海马旁回杏仁核以及颞叶中下份神经元变性丢失和神经胶质细胞增生，其中以海马的改变最为显著[2]。研究表明颞叶内侧硬化主要病理改变除了神经元数量减少和胶质细胞增生外，还与该区域神经突触传递和突触整合重组有关[3,4]。而参与突触传递，影响突触重组的主要因素为从属于兴奋性神经递质谷氨酸受体家族中的红藻氨酸受体（Kainate receptors，KARs）[5]。近年在对于癫痫发病机制相关神经递质受体的研究中，通过兴奋性氨基酸-谷氨酸的结构类似物红藻氨酸（kainate，KA）诱导的癫痫动物模型中发现，KA在TLE中诱导痫样发作和产生神经病理性损害，表明KA是一种强效的神经毒素[5,8]。通过分子克隆发现KA与离子型谷氨酸受体存在高亲和性[7]。KA是从一种海藻中提取的天然的兴奋性氨基酸-谷氨酸的结构类似物，其神经兴奋作用比谷氨酸强30～100倍,最初由于发现其可以选择性损害脑细胞和少量轴索而引起科学家的注意[5]。后来发现KA在海马局部应用或全身注射均有特别严重的毒性作用,在远离海马的其他脑区应用也能损伤海马，而且当其剂量很小不至于产生海马损伤时,也可以诱导海马出现痫样发作。各种基础实验研究的结果表明KARs在癫痫的发生发展中起到非常重要的作用。目前有以下方面的依据：（1）KA和KARs激动剂可直接使海马细胞去极化产生癫痫样电活动，KARs拮抗剂可以控制癫痫发生：（2）研究发现KARs可促进兴奋性突触传递，抑制中间神经元GABA能活性，可诱发癫痫发作[8]；（3）KARs能诱导兴奋性突触后电流（EPSC）使突触重组形成兴奋性反馈回路，增加癫痫发作的敏感性[9]；（4）KARs参与诱导兴奋性中毒，使神经元细胞凋亡、坏死，产生病理性损害[11,12]。国内外研究发现KARs功能，表达异常与癫痫的发生密切相关。本文将详细讨论KARs在难治性颞叶癫痫中的表达及作用机制。一、红藻氨酸受体（KARs）的特点、分布和功能1.红藻氨酸受体的特点和分布：KA诱导的颞叶癫痫模型很早就发现KARs是离子型谷氨酸受体（glutamic receptor，GLUR）中的一个独立受体家族[7]。通过KARs亚基克隆明确发现KARs受体家族由五种受体亚基组成，包括GLUR5、GLUR6、GLUR7、KA1和KA2[7]，这些受体亚基是通过四聚体组合，而不是杂交组合[9]。KARs之所以被叫做离子型谷氨酸受体家族，是因为KA与KARs受体亚基亲和结合[12]。KARs在中枢神经系统中广泛分布，皮质的椎体细胞树突棘的突触后密度是主要分布部位，而胶质细胞少见分布[3,4]。免疫组化发现正常海马中GLUR5和GLUR6分布较其他谷氨酸受体少[13]。GLUR5在非锥体细胞中优势表达，GLUR6在海马CA3区锥体细胞和CA1区锯齿状颗粒细胞中高表达[8,11]，但两者在海马的GABA能中间神经元中共表达[14]。在KARs受体家族中与癫痫发生有关的亚基中，目前主要对GLIU5和GLUR6研究的较多。2.红藻氨酸受体的功能：KARs的主要的功能是促进兴奋性突触传递，整合突触内电流，突触重组，参与诱导兴奋性中毒作用[3,21]。二、红藻氨酸受体在颞叶癫痫中的表达GLUR5和GLUR6受体主要与边缘叶癫痫有关[10]，GLUR5受体特异性激动剂ATPase可诱导自发性的边缘叶癫痫电活动，大鼠杏仁核注入腺苷三磷酸酶（ATPase）后一个月仍有边缘叶癫痫反复发作[6]。KA诱导的癫痫大鼠的海马区域则可见GLUR5mRNA水平持续性升高，提示GLUR5的激活参与边缘叶癫痫活动[16]。GLUR6同样主要在海马中发挥其作用。GLUR5与GLUR6在海马的GABA能中间神经元中共表达提示二者可能有协同作用。三、红藻氨酸受体在癫痫发生中的作用机制1.调节突触传递对KARs介导的神经突触传递释放的机制研究，主要集中在外源性KARs受体激动剂调节突触释放上，而很少对内源性谷氨酸激活突触前KARs受体活性阐述。很多研究在CA3区锥体细胞产生的苔藓纤维发现突触前KARs受体的生理功能，在这些突触中释放谷氨酸活化突触前自身受体，从而促进突触传递和突触重组。这些突触自身受体可能包括GLUR6和GLUR7亚基[17]。在海马CA1锥体细胞突触释放谷氨酸作用于Schaffer侧支从而抑制KARs受体介导的抑制性突触后电流（IPSCs）的发生。关于调节突触传递的机制多数认为与突触前KARs受体有关。通过KARs介导的缓慢后超级化抑制作用使苔藓纤维与CA3锥体细胞和Schaffer侧支与CA1锥体细胞间突触活化，增加突触的兴奋性，在海马网状结构中GLUR6受体可能通过这些活动从而促进癫痫电活动的传播[9]。2.整合突触内电流KARs介导的突触反应首先在苔藓纤维和CA3锥体细胞间的突触中发现并阐述[8]。介导这些突触产生突触电流的KARs包括GLUR6和KA2亚基[18]。给予苔藓纤维单个刺激就足够引起突触KARs受体活化，尽管只能产生低幅度和缓慢衰减的兴奋性突触后电流（EPSCs）[15]，而刺激CA3区锥体细胞的联合纤维和海马CA1区的锥体细胞均KARs介导的EPSCs的发生[15]。在边缘叶海马CA1区和基底外侧杏仁核的GABA能中间神经元还可以观察到KARs介导的兴奋性突触后电流（EPSCs）[18]。GLUR5能促进自发性抑制性突触后电流（IPSCs）发生和抑制KARs诱导的IPSCs作用[19]。在GLUR6介导产生突触电流在苔藓纤维和CA3锥体细胞的突触间引起兴奋性突触后电流（EPSCs）的发生，增加神经元兴奋性而诱发癫痫发作。GLUR6介导抑制突触细胞后缓慢后超级化，使苔藓纤维与CA3区锥体细胞和Schaffer侧支与CA1区锥体细胞间突触活化，从而增加神经元兴奋性。因此有研究提出对细胞后超极化后电流起调节作用的是GLUR6而非GLUR5[5]。在KA诱导的癫痫大鼠的海马区域则可见GLUR5 mRNA水平持续性升高，提示GLUR5的激活参与边缘叶癫痫活动。动物实验发现妥泰不仅可选择性阻滞大鼠背外侧的杏仁核神经元的GLUR5受体而降低EPSCs波幅，也能提高GLUR5的激动剂ATP酶所诱发的阵挛性癫痫的阈值[19]。Smolders在动物实验和体外实验均证实GLUR5特异性受体抑制剂Y33337可以阻止癫痫活动，他认为这种作用可能是通过阻滞谷氨酸介导的神经兴奋作用，增加γ-氨基丁酸（GABA）介导的抑制作用实现的[23]。3.突触重组对于慢性癫痫发生机制中有关反应性突触形成，即出芽的作用仍存在争议。苔藓纤维出芽是人和动物颞叶癫痫典型的病理特征。研究发现癫痫损伤后，锯齿状颗粒细胞轴突出芽，形成新的突触连接。近年来大量研究数据显示颗粒细胞轴突出芽主要产生兴奋性反馈环路。苔藓纤维出芽的结果可增加突出后神经元兴奋性，促进癫痫发生[6]。KARs在新生的苔藓纤维突触中诱导发生EPSCs，产生大量突触电流，并通过新生的苔藓纤维网状结构激活KARs，形成正反馈，导致突触神经元兴奋性增加并放大，促成癫痫发生[20]。突触的长期增强效应（Long-term potentiation，LTP）可诱导苔藓纤维及Schaffer侧支发生出芽。Bortolotto发现红藻氨酸受体（KARs）是海马CA3区苔藓纤维突触长期增强效应（LTP）的重要诱发因子[21]。GLUR5选择性受体阻断剂LY382884在各种高频刺激下可选择性阻断苔藓纤维突触的LTP的诱导作用，也可阻断高频刺激下苔藓纤维传输中的突触易化，而GLUR5基因敲除小鼠海马也表现出CA3区苔藓纤维及其侧支突触的突触后兴奋电流EPSCs大幅度下降，GLUR6基因敲除小鼠则无影响，提示可能GLUR5在突触重组有更重要作用[22]。因此，GLUR5在难治性颞叶癫痫作用可能通过调节突触内电流，突触传递和在突触重组发挥其作用[23]。4．红藻氨酸受体诱导兴奋性中毒在癫痫中的作用：研究发现KARs诱导的兴奋性中毒在癫痫发生中起重要作用[9]。KARs在诱导兴奋性中毒的神经元损伤是由于内源性谷氨酸受体过度刺激细胞体树突后，导致Ca2+依赖的电压门控通道开放，Ca2+内流产生去极化使过量Ca2+流入神经元内和下行信号传递系统功能障碍而导致神经元损伤[24]。KARs诱导的兴奋性中毒引起神经元损伤主要发生在边缘叶[10]，而海马CA3区锥体细胞对KARs诱导的兴奋性中毒反应中特别敏感，这些细胞对兴奋性中毒反应存在高敏感性[25]，可能与这些锥体细胞中含有丰富的GLUR6有关[22]。在脑组织其它区域，KARs同样是引起兴奋性中毒后触发神经细胞损伤、坏死的主要因素[9]。如在中间内嗅皮质第三层锥体细胞在癫痫持续状态发生后迅速发生变质。在颞叶癫痫或癫痫样发作状态下监测到KARs诱导的EPSCs在易损伤的第三层锥体细胞中比能耐受损伤的第二层明显增加，提示KARs可能参与兴奋性中毒作用，导致神经元易损性增加[9]。KARs诱导的兴奋性中毒导致的神经元损伤主要表现为细胞凋亡和坏死，并参与急、慢性神经脱髓鞘病变[9]。综上所述，KARs是在KA诱导的颞叶癫痫模型中作为KA的靶向受体发现的。KARs的突触生理功能提示其可能选择性的参与人类某些类型的癫痫，如颞叶癫痫。此外，KARs介导的兴奋性中毒作用导致癫痫发生时，同样可能引起其它神经疾病，如脱髓鞘性病变性疾病。但是KARs在导致癫痫发生的主要因素之间是否存在相互影响协同作用，还是各自发生作用需进一步进行研究阐明。今后，应进一步研究阐明KARs受体在导致癫痫发作和介导兴奋性中毒的具体作用机制。为研究开发选择性作用于KARs的抗癫痫药物（anti-epileptic drug，AED）和神经保护因子奠定前期研究的理论基础。参考文献[1]Zentner J,Hufnagel A,Wolf HK,Ostertun B,Behrens E,Campos MG,Elger CE,Wiestler OD,Schramm J.Surgical treatment of neoplasms associated with medically intractable epilepsy.Neurosurgery 1997;41:378.[2]Giap BT,Jong CN,Ricker JH,Cullen NK,Zafonte RD.The hippocampus:anatomy,pathophysiology,and regenerative capacity.J Head Trauma Rehabil 2000;15:875.[3]Westbrook GL,Lothman EW.Cellular and synaptic basis of kainic acid-induced hippocampal epileptiform activity.Brain Res 1983;273:97.[4]Wisden W,Seeburg PH.A complex mosaic of high-affinity kainate receptors in rat brain.J Neurosci 1993;13:3582.[5]Ben-Ari Y,Cossart R.Kainate,a double agent that generates seizures:two decades of progress.Trends Neurosci 2000;23:580.[6]Rogawski MA,Gryder D,Castaneda D,Yonekawa W,Banks MK,Lia H.GluR5 kainate receptors,seizures,and the amygdala.Ann N Y Acad Sci 2003;985:150.[7]Pinheiro P,Mulle C.Kainate receptors.Cell Tissue Res 2006;326:457.[8]Vignes M,Collingridge GL.The synaptic 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