为什么禁食可以减少癫痫发作?

长期以来，热量限制与癫痫发作的减少有关。新的研究有助于解释禁食是如何影响大脑中的分子通路的，并可能为避免禁食或生酮饮食等限制性饮食的新方法开辟道路。

　　

长期以来，热量限制与癫痫发作的减少有关。波士顿儿童医院的一项新研究有助于解释禁食如何影响大脑中的神经元，并可能为避免禁食或限制饮食的新方法开辟道路。这项研究结果发表在8月30日的《细胞报告》杂志上。

“这项研究是了解膳食疗法如何治疗癫痫的第一步，”第一作者Christopher J. Yuskaitis博士说，他是波士顿儿童医院癫痫中心和癫痫遗传学项目的神经学家。“到目前为止，其机制还完全未知。”

DEPDC5, mTOR和禁食

为了将饮食和癫痫发作之间的关系联系起来，研究人员从现有的知识开始着手。他们知道，众所周知的mTOR细胞通路与许多神经系统疾病有关，并且之前已经表明，在神经元中过度激活该通路会增加癫痫发作的易感性。其他人的研究表明，mTORC的活动会被急性禁食所抑制，尽管这些研究没有观察大脑。

最后，Yuskaitis和同事们知道，一种名为DEPDC5的蛋白质发出的信号可以在mTOR通路上起到刹车的作用。这很有趣，因为最近在许多癫痫患者身上发现了DEPDC5基因的突变。DEPDC5突变与局灶性癫痫、婴儿痉挛和儿童猝死有关。

Yuskaitis说:“当我们使用在大脑中敲除DEPDC5的动物模型时，我们发现我们可以通过使用mTOR抑制剂来减少癫痫发作。”“这给了我们探索DEPDC5、mTOR和禁食之间的联系的想法。”

氨基酸传感

在这项新的研究中，他们在小鼠癫痫模型中表明，禁食后大脑中的mTOR信号减弱。对培养皿中培养的大鼠神经元的进一步研究表明，这种禁食效应主要是由三种氨基酸(亮氨酸、精氨酸和谷氨酰胺)的缺乏引起的。

进一步研究表明，DEPDC5蛋白可以感知这些营养物质的存在。当他们敲除大脑中的DEPDC5时，mTOR的活动没有减少，禁食不再保护小鼠免受癫痫发作。

“氨基酸感应似乎对禁食对癫痫发作的有益影响至关重要，”Yuskaitis说。“这表明，DEPDC5突变患者不能感知氨基酸的损失，可能不能从饮食控制中受益。但没有DEPDC5突变的患者可能会受益于有针对性的饮食策略。”

他补充说，这可以采取饮食中这三种氨基酸含量较低的形式，或者通过药物或补充剂阻止这些氨基酸的吸收。

下一步:生酮饮食

这项研究只是第一步。Yuskaitis和他的同事现在想在动物模型中尝试饮食，消除特定的氨基酸并观察对癫痫发作的影响。他们还想探索生酮饮食是如何帮助抑制癫痫发作的，这是治疗癫痫的一种流行方法。目前没有人知道这种低碳水化合物、高脂肪的饮食为何有效。

Yuskaitis说:“我们希望这将有助于我们发现除生酮饮食外的其他饮食疗法，生酮饮食由于副作用有时很难长期遵循。”

这样的工作也可能为全面研究神经系统疾病提供一种新的视角。

“利用这些罕见的遗传疾病，我们开始对营养物质在大脑功能中的作用有了基本的认识，”波士顿儿童中心Rosamund Stone Zander转化神经科学中心的常务董事、高级研究员Mustafa Sahin博士说。“这些罕见疾病的发现可能为更好的癫痫治疗打开大门。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院(1K08NS107637)、赫斯特基金会、波士顿儿童医院转化研究项目、波士顿儿童教师发展职业发展奖学金办公室、智力和发育障碍研究中心(NIH P50HD105351)和波士顿儿童Rosamund Stone Zander转化神经科学中心的支持。