触发罕见的血糖依赖性癫痫的大脑回路

　　

         

         

         

         

         

                   

         

         

研究中小鼠大脑的正电子发射断层扫描(PET)图像显示，与正常(对照)相比，GLUT1 (G1D)缺乏的小鼠大脑葡萄糖降低。右边的颜色刻度表示葡萄糖的含量，刻度越高，葡萄糖含量越高。

达拉斯- 2022年11月16日-德克萨斯大学西南分校的研究人员领导的一项研究表明，在一种由血糖水平影响的罕见癫痫病中，一小群脑细胞连接在一个电路中，导致了全脑癫痫发作。作者说，发表在《Science Translational Medicine》上的这一发现可能会为大脑中其他代谢疾病带来新的治疗方法。

         

“这对其他疾病也有广泛的影响，因为这个回路与痴呆症、精神分裂症、睡眠和认知有关，”该研究的领头人、医学博士Juan Pascual说，他是尤金·麦克德莫特人类生长与发展中心的神经学、儿科学、生理学教授。“我们的实验室现在正在研究这些影响。”

Pascual博士是罕见脑部疾病项目(Rare Brain Disorders Program)的负责人。他说，他和他在UTSW的同事们长期以来一直对一种被称为GLUT1缺乏症的疾病感兴趣，因为这种疾病具有不同寻常的特征。这种疾病是由一种名为1型葡萄糖转运蛋白的先天性缺乏引起的，这种蛋白质将血糖带入细胞，用作燃料。全世界只有几百人被诊断出患有这种疾病。

患有GLUT1缺乏综合症的人在出生后的最初几个月里，每天会出现数百次“失神”发作，其中一些症状的特征是几秒钟的注意力不集中。来自北美和世界其他地区的患有这种疾病的患者都在德克萨斯大学西南分校寻求医疗服务。

血糖水平可以显著影响患者癫痫发作的次数，而提高血糖水平或保持血糖稳定的治疗性饮食可以大大减少癫痫发作的次数。为什么这些癫痫会受到葡萄糖水平的影响还不清楚。

为了回答这个问题，Pascual博士和他的同事们在人类患者身上追踪了这些癫痫发作的解剖学起源。脑电图(EEG)、功能磁共振成像(fMRI)和正电子发射断层扫描(PET)的组合显示，癫痫发作来自大脑中丘脑和体感皮层的一个相对较小的区域。

当血糖水平下降时，由这些区域形成的回路中的异常电活动会扩散到整个大脑。奇怪的是，尽管脑电图显示剧烈的全脑癫痫活动，但患者在癫痫发作时仍保持清醒，能够完成认知测试。

研究人员用一个患有GLUT1缺乏症的小鼠模型证明，葡萄糖的代谢副产物——包括神经递质和正常大脑功能所需的其他化学物质——在动物大脑中大部分保持正常浓度。然而，负责抑制或减缓神经活动的脑细胞的电活动变得失调，导致它们发出的信号远比平时少，从而使其他连接的兴奋细胞不受抑制地发出信号。当研究人员给这些动物服用一种名为perampanel的抗癫痫药物时，它们的癫痫发作明显减少。

Pascual表示，这些结果可能为这种不寻常的癫痫提供了一种新的治疗方法，同时也驳斥了一个长期存在的观点，即丘脑和皮质回路中的细胞的正常功能对意识是必要的。“这些发现否定了几十年来关于大脑在意识中的作用的猜测，”他说。“然而，这并不完全出乎意料，因为意识是人的属性，而不是大脑的属性。”