基于mTOR信号通路研究生酮饮食对颞叶癫痫的神经保护作用

Ketogenic diets (KD) have shown bene?cial effects in terms of anticonvulsant and antiepileptogenic properties. We recently found that KD inhibits the growth ,decrease the quantity of hippocampal neurons of young rats, but reduce the loss of neurons during epileptogenesis in chronic amygdaloid-kindling seizures.We suppose that the mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway may be involved in this process.However, whether and how the inhibition of mTOR pathway play a neuroprotective role in epileptogenesis is not yet known.This research selects chronic amygdala-kindled seizure model to learn about the neuroprotective effect of mTOR pathway, by using behavioral, electrophysiological,cytopathological and Molecular biology techniques, we learn about the morphology, electrophysiological and pathological state of the hippocampal neurons of KD rats,as well as the phase change of mTOR pathway expression during epileptogenesis in the cell model in vitro.We use agonists and antagonists of mTOR pathway to intervene the KD's neuroprotection in vivo and in vitro.The purpose of this research is to clarify the the neuroprotection of KD on chronic seizure models and to study the neuroprotective mechanisms of mTOR signaling pathway during the course of KD used.This research may also do help to further research and development of new antiepileptic drugs.

生酮饮食治疗难治性癫痫的临床疗效已获得广泛认同，申请者前期研究中发现生酮饮食能抑制幼年大鼠的生长发育及降低海马神经元密度，在慢性癫痫形成过程中能减少神经元丢失数量，推测哺乳动物雷帕霉素钯蛋白（mTOR）通路可能参与了这一过程，但mTOR通路在生酮饮食抑制癫痫过程中是否存在神经保护作用及作用机制尚不清楚。本项目利用慢性杏仁核点燃癫痫模型，通过分子生物学技术对癫痫动物行为学、脑电生理、海马病理等改变及mTOR通路的变化进行观察；利用离体癫痫细胞模型观察不同时间点生酮培养液对mTOR通路干预的时间效应；还应用mTOR通路激动剂和拮抗剂对整体动物关键脑区和离体癫痫模型进行干预，并观察其对生酮饮食神经保护作用的影响。本研究目的在于明确生酮饮食对慢性杏仁核模型癫痫是否有神经保护作用，是否通过mTOR信号通路起神经保护作用及通过何种机制起作用。本项目的完成有助于为新型抗癫痫药研发提供依据。

生酮饮食治疗难治性癫痫的临床疗效已获得广泛认同，本课题组前期研究中发现生酮饮食能抑制幼年大鼠的生长发育及降低海马神经元密度，在慢性癫痫形成过程中能减少神经元丢失数量，推测哺乳动物雷帕霉素钯蛋白（mTOR）通路可能参与了这一过程，但 mTOR通路在生酮饮食抑制癫痫过程中是否存在神经保护作用及如何发挥这一神经保护机制尚不清楚。本项目利用慢性PTZ点燃癫痫模型，通过分子生物学技术对癫痫动物行为学、病理形态学改变及 mTOR 通路的上游调控因子进行观察，应用mTOR通路激动剂和拮抗剂对整体动物关键脑区进行干预，并观察其对生酮饮食神经保护作用的影响，此外，还进一步对mTOR下游特别是自噬及其通过线粒体机制发挥神经保护作用进行了深入研究。研究结果发现KD对PTZ点燃模型点燃过程的抗癫痫形成作用及点燃后抗癫痫发作作用，KD减轻癫痫带来的空间和物体再认记忆损害。癫痫发作激活mTOR通路，KD及RAP抑制mTOR通路激活，并对海马神经元数量起到保护作用，KD对mTOR通路的抑制受上游AKT及AMPK通路的调控，KD抑制mTOR通路同时对下游自噬起到激活作用，自噬可减轻大鼠癫痫发作、增加海马神经元存活。自噬通过影响线粒体凋亡通路起到神经保护作用。本研究对KD、mTOR、自噬及凋亡的关系有了清楚的阐述，有助于为新型抗癫痫药研发提供依据。