中缝背核-前包钦格复合体5-羟色胺能通路在癫痫猝死发生机制中的作用

Sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP) is the most serious complication suffered by the epilepsy patients. To date, no effective treatment target is available for preventing the occurrence of SUDEP. Recently, our findings disclosed that seizure-induced respiratory arrest (S-IRA) is the primary culprit leading to death in patients with SUDEP and the incidence of S-IRA is significantly reduced by increasing the synthesis of serotonin (5-HT) in the brain. However, the exact target for reducing the incidence of S-IRA still needs to be explored. Our pre-experimental results indicated that the serotonergic pathway between the dorsal raphe nucleus (DRN) and preBötzinger complex (preBötC) may play a key role in the occurrence of SUDEP. To prove this hypothesis, we will select the DBA/1 mice that simulated epileptic seizures in epilepsy patients as the main research object and use the optogenetics, nerve electrophysiology, microdialysis and other techniques to study whether the incidence of S-IRA can be significantly reduced by activation of 5-HT neurons in DRN in DBA/1 mice through in vivo and in vitro models. We also will determine whether the occurrence of SUDEP can be inhibited by activation of the 5-HT2A receptor locating in preBötC.Expected results will provide a unique target for therapeutic intervention for preventing the occurrence of SUDEP in epilepsy patients.

癫痫猝死(SUDEP)是癫痫病人最严重的并发症。目前并无有效的治疗靶点预防其发生。我们前期的研究结果揭示:癫痫诱发的呼吸骤停(S-IRA)是SUDEP发生最主要的元凶;增加脑内5-羟色胺(5-HT)的合成可以显著降低S-IRA的发生率。然而,脑内5-HT调控S-IRA的具体靶点依然需要探讨。我们近期的预实验结果提示中缝背核(DRN)-前包钦格复合体(preBötC)5-羟色胺通路在SUDEP发生中起关键作用。为了验证此推测,我们拟选择模拟癫痫病人癫痫发作模式动物DBA/1小鼠为主要研究对象,通过在体和离体模型、利用光遗传学、神经电生理、微透析等技术研究激活DRN内5-HT神经元是否降低DBA/1小鼠S-IRA的发生率,并明确5-HT经DRN-preBötC神经通路抑制SUDEP发生是否通过激活preBötC内5-HT2AR实现。预期研究结果将为预防癫痫病人发生SUDEP提供干预的治疗靶点。

癫痫猝死(SUDEP)是癫痫病人最严重的并发症。目前并无有效的治疗靶点预防其发生。我们前期的研究结果揭示:癫痫诱发的呼吸骤停(S-IRA)是SUDEP发生最主要的元凶;增加脑内5-羟色胺(5-HT)的合成可以显著降低S-IRA的发生率。然而,脑内5-HT调控S-IRA的具体靶点依然需要探讨。基于此，本课题组通过建立声音刺激和和过腹腔内注射戊四唑(pentylenetetrazole, PTZ)两种DBA/1小鼠SUDEP的动物模型。尝试探讨中缝背核-前包钦格复合体5-羟色胺能通路在癫痫猝死发生机制中的作用机制。本项目药理学干预及光遗传学结合在体光纤记录技术给予研究。研究结果显示，腹腔内注射5-HT2A受体选择性拮抗剂哌唑嗪（KET）可以显著地逆转5-羟色胺酸（5-HTP）腹腔注射DBA/1小鼠的S-IRA和SUDEP的降低的效应。进而进一步课题组选择侧脑室注射KET进一步验证腹腔内注射的结果，其结果进本一致，这高度提示5-HT2AR在调控S-IRA和SUDEP具有作用。继而，课题运用光遗传学技术给予特异性探讨，光激活DBA/1 小鼠中缝背核（DRN）TPH2-ChETA神经元可以显著降低声音刺激和PTZ两种SUDEP模型的S-IRA和SUDEP发生率。同时运用神经示踪法，确立中缝背核(DRN)-前包钦格复合体(preBötC)5-羟色胺神经环路的建立。前包钦格复合体(preBötC)微量注射5-HT2A受体选择性拮抗剂KET可以显著逆转其抑制S-IRA和SUDEP的效应。更为重要的是，为了进一步验证preBötC是否独立调控S-IRA和SUDEP? 我们运用光遗传学技术单独激活其TPH2-ChETA神经元，尽管其可以抑制S-IRA和SUDEP，但与对照组并没有显著差异，因此该神经环路调控S-IRA和SUDEP 具有高度特异性。同时我们运用在体光纤记录，进一步验证了该神经环路调控SUDPE的特异性。课题组在世界上首次报道中缝背核-前包钦格复合体5-羟色胺能通路在癫痫猝死发生具有重要的作用。课题组研究结果多次在国际会议参加会议交流，并被美国癫痫学会及国际抗癫痫猝死联盟年度官方网站收录，发表多篇SCI论著及预发表研究结果。这些成果将有助于加速科研成果的传播和给予临床潜在的转化。总之该项目完成了课题预期研究目标和研究结果。