星形胶质细胞中的Igfbp2在颞叶内侧癫痫的小鼠模型中会促进自发性癫痫发作

《GLIA》：Astrocytic Igfbp2 Promotes Spontaneous Seizures in a Mouse Model of Mesial Temporal Lobe Epilepsy

　　癫痫小鼠模型中，星形胶质细胞特异性敲除IGFBP2通过抑制BMP6-pSMAD信号通路，显著减少自发性癫痫发作持续时间（较对照组降低50%）。首次揭示IGFBP2通过增强颗粒细胞兴奋性驱动癫痫发作，为靶向胶质细胞治疗癫痫提供新靶点。

　　这项研究聚焦于一种常见的、常伴有药物抵抗性的癫痫类型——内侧颞叶癫痫（MTLE）。该病的典型病理特征是海马体硬化，表现为神经元的显著丢失和反应性星形胶质细胞的增加。尽管近年来星形胶质细胞作为抗癫痫治疗的潜在靶点受到关注，但它们在癫痫发生过程中的具体作用仍不明确。为了填补这一知识空白，研究人员采用了一种结合腺相关病毒（AAV）介导的标记技术和翻译核糖体亲和纯化（TRAP）的方法，对患有MTLE的小鼠模型中硬化海马区域的星形胶质细胞进行了富集的转录组分析。通过这种分析，研究人员发现反应性星形胶质细胞中存在一种名为胰岛素样生长因子结合蛋白2（Igfbp2）的分子显著上调。进一步的功能研究显示，星形胶质细胞中的Igfbp2不仅增加了齿状回颗粒细胞的兴奋性，还促进了自发性复发性癫痫发作（SRSs）的发生。这些发现揭示了Igfbp2在调控海马兴奋性中的关键作用，并指出了其作为癫痫治疗新靶点的潜力。

研究者首先建立了MTLE的小鼠模型，通过将卡因酸（kainic acid, KA）注入小鼠海马体的齿状回区域，模拟了人类MTLE的病理过程。这种方法已被广泛用于研究癫痫的发展机制，因为它能够再现海马硬化中的多个病理特征，包括反应性星形胶质细胞形成、小胶质细胞激活、锥体细胞大量丢失以及颗粒细胞的分散。此外，该模型对某些抗癫痫药物具有抗药性，因此在新型药物研发中具有重要价值。

为了更准确地研究星形胶质细胞的转录组变化，研究人员采用了AAV介导的基因传递与TRAP技术相结合的方法，从海马体的特定区域（如CA3区）中分离出星形胶质细胞的mRNA。TRAP技术允许研究人员通过免疫沉淀获取与核糖体结合的mRNA，相较于传统的荧光激活细胞分选（FACS）方法，其具有更高的特异性，能够更好地反映正在翻译的mRNA，从而更真实地反映蛋白质表达水平。研究团队利用这一技术，对比了正常和KA诱导的海马体中星形胶质细胞的基因表达谱，旨在识别与反应性星形胶质细胞相关的特异性转录特征。

研究结果表明，Igfbp2在KA处理后显著上调，并且这种上调主要发生在星形胶质细胞中，而不是小胶质细胞或神经元中。此外，Igfbp2的上调在KA处理后的至少两个月内持续存在，表明其在癫痫发展过程中具有持久性。这一发现提示，Igfbp2可能在癫痫的发生和维持中发挥关键作用。为了验证这一假设，研究团队进一步通过体外电生理实验，评估了Igfbp2对齿状回颗粒细胞兴奋性的影响。实验结果显示，Igfbp2的添加显著增强了颗粒细胞的兴奋性，这为Igfbp2在癫痫发展中的作用提供了直接证据。

为了进一步探讨Igfbp2在癫痫发展中的具体机制，研究者还使用了CRISPR/SaCas9系统，对星形胶质细胞中的Igfbp2进行了特异性敲除。结果表明，Igfbp2的缺失显著减少了癫痫发作的持续时间，并且降低了在癫痫模型中持续的高振幅脑电活动的发生率。尽管Igfbp2的缺失并未显著降低癫痫发作的频率，但其对发作持续时间的抑制效果与已知的抗癫痫药物相似，这表明Igfbp2可能在调节癫痫的强度和持续时间方面具有重要作用。

研究还提出了Igfbp2可能通过多种机制参与癫痫的发生和发展。首先，Igfbp2可能直接作用于神经元，改变其内在的放电特性。其次，Igfbp2可能促进神经网络的重组，从而增强神经元的兴奋性。第三，Igfbp2可能通过神经炎症途径加剧癫痫的发生。已有研究表明，Igfbp2可能通过与胰岛素样生长因子1受体（IGF-1R）相互作用，间接影响神经元的兴奋性。此外，Igfbp2的上调可能与BMP6信号通路有关，而BMP6已被证实是诱导Igfbp2表达的关键因素。这种信号通路的激活可能通过影响星形胶质细胞的功能，进而影响海马体的兴奋性。

研究还探讨了Igfbp2在癫痫发生和发作之间的关系。癫痫发生（epileptogenesis）是指原本非癫痫的脑组织发展为具有癫痫发作能力的过程，而癫痫发作（ictogenesis）则是指一旦癫痫网络形成，触发个别癫痫发作的机制。在本研究中，Igfbp2的上调发生在KA处理后，并持续至慢性癫痫的形成阶段，这表明其可能在癫痫发生过程中起关键作用。然而，Igfbp2的表达变化更显著地影响了癫痫发作的持续时间和强度，而非频率，这提示其在癫痫发作的调节中可能扮演重要角色。

研究还提到，尽管在小鼠模型中Igfbp2的上调与癫痫的发展密切相关，但在人类MTLE患者中，其表达情况尚不明确。此前的一项RNA测序研究显示，MTLE患者的海马组织中Igfbp2的表达水平较低，这可能与研究中所使用的对照组有关，即该研究的对照组来源于胶质瘤患者，而Igfbp2在胶质瘤细胞中通常上调。因此，人类研究中观察到的Igfbp2表达下降可能是相对胶质瘤组织而言的，而非相对于健康海马组织的真实减少。此外，Igfbp2的表达在一些与癫痫风险相关的疾病中（如阿尔茨海默病、多发性硬化症和胶质瘤）已经被观察到升高，这进一步支持了Igfbp2可能在多种神经疾病中发挥作用。

总的来说，这项研究揭示了Igfbp2在星形胶质细胞中在MTLE中的重要性，并为其作为治疗靶点提供了新的思路。Igfbp2的上调可能通过多种机制影响海马体的兴奋性，包括直接增强神经元的兴奋性、促进神经网络的重组以及通过神经炎症途径间接影响癫痫的发展。尽管研究仍存在一些未解之谜，如Igfbp2释放的机制和时间，但这些发现为理解星形胶质细胞在癫痫中的作用提供了重要的依据，并为开发新的抗癫痫治疗策略打开了新的可能性。未来的研究需要进一步探索Igfbp2在人类癫痫组织中的表达情况，以及其在不同神经疾病中的作用，从而为相关疾病的治疗提供更全面的理论支持和实验依据。