第一次通过实验证明大脑免疫系统与癫痫之间的联系

爱荷华大学的生物学家已经明确地将大脑免疫系统与癫痫联系起来。研究人员在果蝇的一系列实验中发现了这种联系，果蝇与人类共享一个祖先基因，当突变时，会导致癫痫发作。这一发现可能会导致更有效的治疗癫痫的药物。研究结果发表在《细胞报告》杂志上。

　　

   

   

图片:爱荷华大学的生物学家已经明确地将大脑免疫系统与癫痫联系起来。图片说明显示了引发果蝇癫痫发作恶化的一系列事件，这与人类的模式相似。这一发现可能会导致更有效的治疗癫痫的药物。    

来源:爱荷华大学John Manak实验室

爱荷华大学的生物学家已经明确地将大脑免疫系统与癫痫联系起来。

在一项新的研究中，研究人员列出了一系列可能导致癫痫发作(癫痫最常见的表现)恶化的事件。当体内的氧化应激引起大脑免疫系统的反应时，这个序列就开始了。大脑常驻免疫细胞(称为神经胶质)的激活会引发更严重的癫痫发作。

这一发现很重要，因为这是第一次通过实验证明大脑免疫系统与癫痫之间的联系。这一进步应该会产生更精确的检测和更有效的药物来治疗这种疾病。

“我们已经提供了遗传证据，氧化应激和大脑免疫系统的激活都会使癫痫恶化，”爱荷华州生物学系和斯特德家庭儿科学系教授、该研究的通讯作者约翰·马纳克说。“这是非常重要的，因为我们的数据表明，我们现在可以重新利用非常耐受的抗炎化合物以及抗氧化剂来帮助控制癫痫的进展。”

根据美国疾病控制和预防中心的数据，美国有340万人患有癫痫，其中绝大多数是成年人。根据世界卫生组织的数据，全世界每年估计有500万人被诊断患有癫痫。

研究人员在果蝇实验中确定了脑癫痫之间的联系。他们选择这种昆虫的一个原因是，果蝇和人类有一个共同的祖先基因，叫做刺痛，当这种基因突变时，会导致癫痫发作。刺痛基因与癫痫发作的关系是由亚历克斯·巴苏克(Alex Bassuk)等人确定的，他是爱荷华州斯特德家庭儿科主任，于2008年发表了研究成果，也是这项研究的合著者。

Manak的研究小组还选择果蝇进行实验，因为与人类和其他脊椎动物不同，果蝇有一个单一的原始疾病反应机制，称为先天免疫系统，由大脑中的神经胶质细胞利用。脊椎动物也有先天免疫系统，但这是由适应性免疫系统补充的，其中包括一群储存了过去入侵病原体“记忆”的免疫细胞。果蝇唯一的先天免疫系统意味着研究人员可以专注于大脑先天免疫系统-癫痫的联系。

研究人员确定了与没有癫痫发作的果蝇相比，在癫痫发作的果蝇大脑中表达的所有基因(由突变的刺痛基因触发)。他们发现了两类与癫痫负荷果蝇相关的上调基因:免疫反应基因和那些参与减轻氧化应激的基因。

在果蝇的进一步实验中，研究人员关闭了大脑胶质细胞的先天免疫系统。这种行为减少了神经元细胞的死亡，从而抑制了癫痫发作。

在另一组果蝇实验中，研究人员通过表达大脑的SOD1基因来测试氧化应激的联系，该基因被认为可以清除氧化应激引起的细胞活性氧。当这种基因在果蝇大脑中被激活时，果蝇的先天免疫系统反应就会降低，癫痫发作也会减少。

Manak说:“我们一举发现了一种始于氧化应激增加的途径，导致先天免疫系统激活，从而导致神经元细胞死亡，进而导致癫痫发作加剧。”Manak称这项研究是他近40年生物学家生涯中的亮点之一。“当我说癫痫发作加剧时，我指的是进行性癫痫，也就是随着时间的推移而恶化的癫痫。”

这一结果意味着，果蝇可以用来直接测试哪种抗炎药物或抗氧化剂对治疗癫痫发作最有效。到目前为止，医生们只有有限的证据表明少量抗炎或抗氧化药物在某些情况下具有抑制癫痫发作的特征，但没有直接证据表明氧化应激和先天免疫系统激活与癫痫有关。此外，据该研究的作者说，大约三分之一的癫痫患者对目前可用的治疗方法反应不佳，三分之二的患者对药物有不良副作用。

“并不是每一种抗炎或抗氧化化合物都能有效治疗癫痫，”Manak解释说。“我们现在有了一个完美的模型，用我们的苍蝇来筛选大量的抗炎和抗氧化化合物。然后，我们可以将任何有前景的药物提升到小鼠模型，然后可能进行人体试验。”

文章标题

Downregulation of oxidative stress-mediated glial innate immune response suppresses seizures in a fly epilepsy model