利用同步辐射3D显微成像研究Notch信号通路对颞叶癫痫海马微血管新生的作用及调控机制

The microvascular network formed following hippocampal microangiogenesis and vascular remodeling may have changes in functions and structures, which would be an important induction of chronic temporal lobe epilepsy. Previous studies in temporal lobe epilepsy animal experiment and surgical removal of human brain tissue specimens showed that the Notch signaling pathway may play a role in regulating hippocampal microangiogenesis, but its specific function and regulatory mechanism were unclear. In our project, by using the advantages of high spatial resolution, multi-angle, quantitative characterization, dynamic developing imaging of 3D synchrotron radiation visualization, combined with techniques such as lentivirus stereotactic transfection, cell culture and patch clamp on the experimental anmimal models, we aimed to clarify the biological function and molecular mechnism of the Notch signaling pathway in regulating hippocampal microangiogenesis of tempral lobe epilepsy, providing noval theoretical and experimental basis for the pathogenesis, clinical diagnostic markers and treatment strategies of temporal epilepsy.

海马微血管新生后重塑形成的血管网络可能存在结构和功能改变，并在诱导颞叶癫痫慢性形成过程中具有重要作用。在既往颞叶癫痫动物模型及手术切除的人脑组织标本研究中，Notch信号通路可能调控海马微血管新生，但具体作用及机制尚不明确。本项目拟利用同步辐射相称成像在微血管网络3D可视化研究中超高空间分辨率、多角度、定量表征、动态显影等优势，结合动物模型慢病毒立体定向转染、细胞培养、膜片钳等实验技术进行系统研究，力争阐明Notch信号通路调控海马微血管新生在颞叶癫痫形成过程中的具体生物学功能和分子机制，为颞叶癫痫的发病机制、临床诊断标志物的筛选以及治疗策略提供新的理论基础和实验依据。

癫痫的病因众多且发病机制复杂，其中，颞叶癫痫在成人部分性癫痫中最常见且最易发展为难治性癫痫。目前文献表明:微血管新生及重塑在颞叶癫痫动物模型及患者手术切除的病灶脑组织中普遍存在。慢性难治性颞叶癫痫患者手术切除海马脑组织 CA1、CA2、CA3及齿状回等区域微血管网络密度较正常对照显著增加，且形态延伸迂曲。血管新生分子机制复杂，近年来大量研究提示 Notch 信号通路对血管的功能 和结构调节具有重要作用。Notch在诱导血管新生过程中，与 VEGF、Wnt 等多条信号通路存在反馈和交互对话，形成复杂的细胞内信号转导网络，最终调控微血管新生。但具体仍不清楚其具体机制。目前对于微血管新生的医学形态学研究主要仍借助于组织学切片后免疫组化、免疫荧光染色等实验技术，无法真实反映新生血管重塑后的复杂三维空间结构。同步辐射为速度接近光速的带电粒子做曲线运动时沿轨道切线方向发出的电磁辐射，是目前新兴的最先进显微成像研究方法。本研究拟用同步辐射相位衬度成像技术研究Notch3信号通路通过调控微血管重塑而引起慢性癫痫的机制，结果提示，利用同步辐射方法检测匹罗卡品颞叶癫痫大鼠模型在1d、3d、5d、7d、14d、30d和60d时间点中微血管新生，发现随着时间延长，海马微血管新生增加，提示微血管新生可能与癫痫发作频率、发作时间相关，其结果与传统免疫荧光二维方法一致；而Notch3和其受体Jagged1的免疫组化结果提示，在病例组中各个时间段均高于对照组，主要在CA3及DG区域高表达，提示 Notch3和其受体Jagged1对颞叶癫痫SD大鼠的海马微血管新生存在促进作用，可能导致癫痫慢性长期发作，具体生物学作用及其机制有待进一步实验研究。