靶向星形胶质细胞Hsp90-Glt1通路的抗神经兴奋性毒性治疗研究

Lack of the astrocyte-specific expressed glutamate transporter 1 (Glt1) is an important reason for the generation of excitotoxicity. It has been proposed that targeting the mechanism underlying Glt1 degradation is a promising method to prevent excitotoxicity. Our preliminary experiment found that heat shock protein 90 (Hsp90) is abnormally elevated in the astrocytes of hippocampus during epileptogenesis, which can further promotes the degradation of Glt1 and damages the glutamate uptake function of astrocytes. We speculate that the Hsp90-Glt1 pathway can be targeted for anti-excitotoxic therapy. In this research, we will use epilepsy model to study the causal relationship between activation of Hsp90-Glt1 pathway and the occurance of excitotoxicity. Aims: 1) To figure out how Hsp90 regulates the protein expression of a critical glutamate transporter Glt1 in astrocytes; 2) Using mouse model of temporal lobe epilepsy, we will apply small molecule inhibitor and genetic deletion of Hsp90 to test its anti-excitotoxicity effects. The goal of this research is to offer insights for Glt1 degradation in neurological disorders and provide a potential drug target.

星形胶质细胞谷氨酸转运蛋白（Glt1）的缺失会导致神经元过度兴奋甚至死亡，因此靶向Glt1的“缺失”机制有希望成为治疗难治性癫痫的新方法。本组预实验发现热休克蛋白90（Hsp90）的异常升高可能是Glt1缺失的重要原因，而Hsp90的抑制剂17AAG能显著抑制癫痫小鼠的异常放电。本申请将重点研究Hsp90对Glt1的调控机理和17AAG的抗癫效果：1、在体外利用原代星形胶质细胞，研究Hsp90是否通过泛素化依赖的方式促进Glt1降解， Hsp90是否调控星形胶质细胞的体外谷氨酸清除功能；2、鉴定17AAG的不同剂量和给药时间对Glt1表达的提升效果；3、利用海人酸致癫的模型小鼠，借助同步视频脑电监测和微透析技术，记录17AAG给药前后对小鼠颅内谷氨酸水平的影响、对癫痫异常放电的抑制效果，并从组织病理的角度阐述其治疗效果。本研究预期将证实17AAG是一种抗神经兴奋性毒性的新药。

癫痫是一种最常见的神经系统疾病，然而大约有三分之一的癫痫患者是难治性癫痫患者，常用的靶向神经元离子通道的药物对于这类患者无法取得满意的治疗效果。近期多项研究表明，星形胶质细胞可能作为难治性癫痫的治疗靶点。星形胶质细胞膜表面大量表达的谷氨酸转运体GLT1对于清除突触间隙的谷氨酸至关重要。GLT1的缺失多种神经系统疾病常见的分子病理现象，包括在颞叶癫痫中。尽管大量的假说指出，靶向抑制GLT1缺失相关的分子机制可能作为治疗药物难治性癫痫的一种新策略，但有关GLT1为什么缺失的机制始终不明。在本研究中，我们首先报道了Hsp90β分子在颞叶癫痫患者致癫灶硬化海马的星形胶质细胞中有明显的升高，在小鼠颞叶癫痫模型中也观察到了同样的病理现象。抑制Hsp90，而非Hsp70，能够提高GLT1的蛋白水平。分子机理上，我们进一步证实了Hsp90β能够将GLT1募集至20S蛋白酶体，直接促进了GLT1的降解。Hsp90抑制剂通过打断Hsp90β与GLT1的相互作用，从而阻止了GLT1被降解的过程。利用海人酸诱导的颞叶癫痫小鼠模型，我们证实了长时间系统性给予17AAG（第二代Hsp90抑制剂）能够大幅度抑制小鼠的自发性癫痫发作，并缓解星形胶质细胞增生的病理表现。综上所述，本研究证实了通过抑制Hsp90β分子而上调致癫灶GLT1的蛋白水平可能作为治疗癫痫和神经兴奋性毒性的一种新方法。研究成果发表于Journal of Experimental Medicine杂志，影响因子11.99，本基金负责人为第一作者。论文被Nature reviews drug discovery（影响因子55）评选为药物研究亮点。