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综述:犬尿氨酸通路在癫痫中的作用:揭示其在谷氨酸兴奋性毒性、GABA能失调、神经炎症和线粒体功能障碍中的机制
《Neurotoxicity Research》:Kynurenine Pathway in Epilepsy: Unraveling Its Role in Glutamate Excitotoxicity, GABAergic Dysregulation, Neuroinflammation, and Mitochondrial Dysfunction
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年03月29日 来源:Neurotoxicity Research 2.9
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这篇综述系统阐述了犬尿氨酸通路(KP)在癫痫病理机制中的核心作用,揭示了其代谢产物(如神经毒性的喹啉酸QUIN和神经保护性的犬尿酸KYNA)通过调控谷氨酸(Glu)兴奋性毒性、γ-氨基丁酸(GABA)能信号失调、神经炎症及线粒体功能障碍影响癫痫发作的分子机制。作者提出靶向KP代谢酶或代谢产物的干预策略,为开发抗癫痫新型疗法提供了理论依据。
Abstract
癫痫是一种以反复发作为特征的慢性非传染性神经系统疾病,全球疾病负担报告显示2021年影响约34亿人。其病理机制涉及兴奋性(谷氨酸/Glu)与抑制性(GABA)信号失衡,并与线粒体功能障碍、神经炎症及犬尿氨酸通路(KP)代谢异常密切相关。KP是色氨酸(TRP)的主要代谢途径,生成兼具神经毒性(如喹啉酸/QUIN)和神经保护性(如犬尿酸/KYNA、吡啶甲酸)的代谢产物。
KP在癫痫中的双重作用
KP代谢产物通过调控N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)和α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)影响神经元兴奋性。QUIN作为NMDAR激动剂诱发谷氨酸兴奋性毒性,导致钙离子(Ca2+)内流和氧化应激;而KYNA通过阻断NMDAR和α7nAChR发挥抗惊厥作用。临床研究发现癫痫患者脑脊液中KYNA/QUIN比值降低,提示KP失衡促进癫痫发作。
GABA能信号失调的关联
KP代谢产物间接干扰GABA能神经元功能。QUIN通过激活NMDAR抑制GABA合成酶谷氨酸脱羧酶(GAD),减少GABA生成;同时KYNA抑制突触前胆碱能信号,进一步削弱抑制性神经传递。这种双重作用加剧了癫痫发作的易感性。
神经炎症与KP的恶性循环
促炎细胞因子(如IL-6、TNF-α)激活KP限速酶吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO),加速TRP向QUIN转化。QUIN又通过激活小胶质细胞释放活性氧(ROS),形成正反馈循环。此外,KP代谢产物通过调控核因子κB(NF-κB)通路加重神经炎症。
线粒体功能障碍的协同机制
QUIN抑制复合物I/II电子传递链,导致ATP合成减少和ROS积累。线粒体膜电位(ΔΨm)崩溃触发凋亡通路,与癫痫相关的神经元死亡直接相关。KP代谢产物还可诱导线粒体DNA(mtDNA)损伤,进一步恶化能量代谢。
治疗策略展望
靶向KP的干预包括:1)抑制IDO减少QUIN生成;2)补充KYNA前体或类似物;3)调节KP代谢酶(如KMO抑制剂)以优化代谢产物比例。动物模型显示KP调节剂可降低癫痫发作频率,但需解决血脑屏障穿透性和代谢稳定性等挑战。
结论
KP通过多机制交叉作用参与癫痫发生发展,其代谢网络为理解癫痫异质性提供了新视角。未来研究需结合单细胞测序和代谢组学技术,推动个体化抗癫痫疗法的开发。
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