基于SUR1-TRPM4通道对格列本脲减轻癫痫持续状态脑水肿机制的研究

Status epilepticus (SE) is a common fatal emergent and critically neurological disease. Brain edema and blood-brain barrier (BBB) disruption are not only the secondary damage after SE, but also the key causes to hardly terminate seizures. However, effective treatment for brain edema and BBB disruption caused by SE remains unavailable. SUR1-TRPM4 is a cation channel which is de novo expressed after brain injury. In recent years, studies have found that SUR1-TRPM4 plays an important role in BBB disruption and brain edema formation. Current researches as well as our series works have shown that glibenclamide, an inhibitor of SUR1-TRPM4 channel, can reduce brain edema and protect BBB in multiple central nervous system diseases. However, the relationship between SUR1-TRPM4 expression and pathophysiology of SE is unknown. Our preliminary experiments have found that the expression of SUR1 and TRPM4 is up-regulated in a lithium-pilocarpine rat model and low-dose glibenclamide can improve the prognosis of SE. The main contents of this project will include: further confirming the neuroprotective effect of glibenclamide using different animal models of SE; studying the expression of SUR1-TRPM4 after SE and clarifying how the SUR1-TRPM4 channel influences the development of SE using Trpm4 knockout mice, etc; confirming the selective inhibitory effect of low-dose glibenclamide on SUR1-TRPM4 using brain slices and cell model, etc. This project will provide evidence for clinical translation of glibenclamide on SE patients.

癫痫持续状态（SE）是常见致死性神经危重症。脑水肿和血脑屏障（BBB）损害是继发性损害，也是引起SE难以控制的重要机制，但目前无有效的治疗药物。近年来发现脑损害时新组成的SUR1-TRPM4通道在脑水肿和BBB损害中起重要作用，国内外研究和我们的系列工作发现SUR1-TRPM4抑制剂格列本脲在不同的CNS疾病中有减轻脑水肿和保护BBB的作用。我们的前期研究工作发现，锂-匹罗卡品诱导的SE可升高SUR1和TRPM4的表达，格列本脲可明显减轻SE大鼠的脑水肿并改善预后。本课题拟在多种SE动物模型上进一步验证格列本脲的治疗作用；研究SE后SUR1-TRPM4的表达情况，并通过敲除Trpm4基因等方法研究SUR1-TRPM4的诱导性表达在SE发生和发展中的作用；在脑片和细胞模型上验证低剂量的格列本脲是否对脑组织中的SUR1-TRPM4具有选择性抑制作用，为格列本脲治疗SE的临床转化提供实验基础。

脑水肿和血脑屏障（BBB）损害是多种中枢神经系统疾病（CNS）的继发性损害，但目前临床缺乏针对机制靶向防治的有效药物。我们利用Trpm4基因敲除鼠，证实Trpm4敲除可以提高小鼠癫痫持续状态（SE）后的存活率和神经功能、减轻脑水肿（发表于Journal of neuropathology and experimental neurology）。鉴于格列本脲可能的低血糖副作用，我们评估了用药更安全的格列美脲疗效，发现格列美脲靶向SUR1-TRPM4，与格列本脲在减轻小鼠缺血性脑卒中后脑损伤方面的疗效相当（发表于Neuropharmacology）。口服格列本脲治疗急性半脑梗死患者是安全的，可能具有预防脑水肿和相应的严重残疾和死亡的潜力（发表于Acta Neurol Scand）。胶质淋巴系统在促进清除脑内代谢废物方面起着关键作用，我们发现SE诱导的脑水肿可能导致胶质系统功能障碍，并使SE后的大脑易受p-tau聚集和神经认知障碍的影响，并且格列本脲治疗或Trpm4基因缺失缓解脑水肿时，SE后的胶质淋巴系统功能明显改善（发表于JCI insight）。在大鼠心脏骤停/心肺复苏（CA/CPR）和小鼠放射性脑损伤模型中，我们发现，SUR1-TRPM4复合物促进了小胶质细胞中NLRP3炎性体的激活，并导致了炎症性脑损伤和认知功能障碍。而用格列本脲阻断SUR1-TRPM4可以大大改善这种情况（发表于Mol Neurobiol）。而氟芬那酸（FFA）同样通过阻断TRPM4通道，具有抗CA/CPR继发脑损伤的神经保护作用（发表于J Neuroinflammation）。此外，NLRP3炎症小体介导的小胶质细胞焦亡在CA/CPR脑损伤的发病机制中起关键作用（发表于J Neuroinflammation）。多糖包被（GCX）是覆盖在全身血管内皮细胞表面的一层富含多糖、带负电荷的凝胶样超微结构层，其发现已使外周循环液体交换的Starling定律得到修正，但GCX在血脑屏障（BBB） 和脑水肿产生中的作用尚不明确。我们发现脑缺血后GCX损害导致 Caveolin-1依赖的跨细胞转运增加是BBB开放及继发脑水肿的重要原因（发表于Brain Pathology）。这些研究证据都为多种CNS疾病后脑水肿和BBB损害的防治提供了靶向干预的实验基础。