Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB信号通路在线粒体氧化应激导致颞叶癫痫认知功能障碍中的作用机制研究

The cognitive impairment is a common comorbidity of epilepsy which is still lack of affirmative mechanism and effective treatment. In our previous clinical study, EF-Tumt and EF-Tsmt were found to promote temporal lobe epilepsy(TLE) by regulating the oxidative stress of mitochondria-dependent pathway. Additionally, the previous researches showed that the signaling pathway of Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB is not only involved in the formation of the fear memory and cognitive function, but is closely related to cognitive impairment caused by oxidative stress as well. On the basis of these studies, this project will focus on whether oxidative stress in mitochondria and Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB singling pathway are involved in the formation of the TLE cognitive. Using the techniques and methods of neuroethology, electrophysiology, molecular biology and immunohistochemistry, this study will be expected to carry out the effect and molecular mechanism of Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB signaling pathway and the specific antioxidant in the oxidative stress of mitochondria lead to TLE cognitive impairment. These studies will illustrate the\nsignal transduction mechanism of the oxidative stress of mitochondria leading to TLE cognitive disorders and provide important theoretical foundations for mitochondria’s specific antioxidants intervening TLE cognitive disorders in order to find new strategies and ways to prevent and cure epilepsy comorbidity in the clinic.

认知功能障碍是困扰癫痫患者的重要临床问题，其发病机制不明，尚缺乏有效的治疗手段。项目前期发现EF-Tumt/EF-Tsmt通过调控氧化应激促进颞叶癫痫（TLE）的发生发展。同时，也发现CREB不仅参与恐惧记忆形成与认知功能，而且与氧化应激导致的认知功能障碍密切相关。过去研究表明Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB信号通路参与认知功能。据此我们提出氧化应激反应可能通过Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB信号通路影响神经元突触可塑性从而引起TLE认知功能障碍。拟综合应用神经行为学与电生理、分子生物学和免疫组织化学等技术与方法，系统开展特异性抗氧化物和Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB信号通路对TLE认知功能的影响，从而阐明氧化应激介导TLE认知功能障碍的信号转导机制，并为特异性抗氧化物干预TLE认知功能障碍提供重要的理论基础，以寻求预防和治疗癫痫认知功能障碍的新策略。

认知功能障碍是癫痫最常见的共患病之一，对患者生活质量的影响甚至超过了癫痫发作本身，其机制及影响因素复杂，目前尚缺乏特异有效的治疗手段，且治疗效果欠佳。近年来认知功能障碍逐渐受到癫痫学者的重视，探讨其发病机制对于开发新的药物具有重要意义，已经成为癫痫研究的重要部分。研究表明环磷腺苷反应元件结合蛋白（CREB）是参与记忆形成机制的中心分子，但其在癫痫认知损伤中的作用机制尚不明确。癫痫发作时神经元异常放电使活性氧自由基（ROS）生成过多，进而损伤神经元导致认知功能受损。课题组的研究证实氧化应激所产生的ROS引起钙超载促进颞叶癫痫（TLE）小鼠模型认知功能障碍及Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB信号通路在该过程中的作用。结果显示下调神经元CREB表达能够引起神经元凋亡，ROS水平增加，抗氧化剂MitoQ能抑制神经元凋亡及ROS的水平。上调神经元CREB表达抑制神经元凋亡，ROS水平下降。CREB参与神经元线粒体氧化应激病理生理过程。在TLE小鼠模型中，线粒体氧化应激参与TLE认知损伤，Ca2+/CaM-CaMKIV-CREB信号通路受损。应用线粒体特异抗氧化剂MitoQ后，可缓解CaMKIV-CREB信号通路受损，TLE小鼠氧化应激水平减弱，认知功能受损缓解。因此CaMKIV-CREB信号通路参与线粒体氧化应激介导的癫痫认识功能损伤。抑制CREB可使氧化应激水平增加，神经元凋亡增加，认知损伤加重。CREB参与线粒体氧化应激导致的TLE认识功能损伤。. 我们进一步研究CREB/ROS如何调控TLE认知损伤的具体机制。细胞焦亡是一种由GSDMD介导的炎性程序性死亡，活化的GSDMD炎症小体通过caspase-1介导的经典细胞焦亡途径致使神经元死亡及炎症反应。我们的研究结果表明细胞焦亡相关的GSDMD炎症小体参与TLE的认知功能障碍。GSDMD炎症小体在癫痫发作后被激活，在癫痫脑损伤发挥一定作用，抑制GSDMD炎症小体的表达可起到脑保护效应。上调CREB表达通过对TLE GSDMD炎症小体形成的抑制作用进一步使TLE认知功能的得到改善。. 我们的研究证实CREB通过氧化应激与细胞焦亡参与TLE认识功能损伤，解析CREB保护癫痫认知损伤的机制与可能的作用靶点，为癫痫患者认知损伤的救治开辟新的理论基础及治疗方法。

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