Folr1基因的异常甲基化在VPA所致神经管缺陷中的作用和机制研究

There are still a large number of women with epilepsy exposed to valproic acid (VPA) and other high-risk drugs for neural tube defects (NTDs) during pregnancy, which seriously affects the quality of the birth population. It is imperative to find effective intervention measures after exposure. The specific mechanism of VPA-induced NTDs remains controversial, and simple folic acid supplementation cannot effectively reduce its risk. We have found that VPA affects the activity of DNA methyltransferase (DNMTs) and expression of folate receptor gene 1 (Folr1) in placenta. Previous studies have confirmed that Folr1 is essential in neural tube formation, and oxidative stress can affect DNA methylation levels. Based on this we hypothesize: oxidative stress induced by VPA increases the activity of DNMTs, inhibits the expression of Folr1, and ultimately leads to the occurrence of NTDs. This project is to establish a rat model of epilepsy and pregnancy, using whole embryo culture, ELISA, Western Blot, whole in situ hybridization and other techniques to explore the changes of Folr1 methylation level and gene expression in VPA-related NTDs, and to explore the role of oxidative stress and DNMT in this situation. In order to explore the new mechanism of molecular biology of NTDs induced by VPA. it will provide a theoretical basis for finding effective intervention measures after VPA exposure.

癫痫患病人群趋于年轻化，大量女性患者孕期仍依赖丙戊酸（VPA）等致神经管缺陷（NTDs）高风险药物控制发作，严重影响出生人口素质，寻找VPA暴露后的有效预防措施势在必行。VPA诱导NTDs的具体机制仍存争议，单纯叶酸增补不能有效降低风险。我们前期发现，VPA影响胎盘叶酸受体基因1（Folr1）表达和甲基转移酶（DNMTs）活性。既往研究证实，Folr1参与神经管形成，氧化应激可影响基因甲基化。据此提出假设：VPA所引起的氧化应激增加DNMTs活性，促进Folr1甲基化，抑制其表达，最终导致NTDs。本项目拟建立妊娠期癫痫大鼠模型，使用全胚胎培养、ELISA、整体原位杂交、CRISPR/Cas9等技术，探究VPA相关NTDs中，Folr1甲基化水平和基因表达的变化，并探究氧化应激、DNMT在该变化中的作用和机制。以期发掘VPA致NTDs分子学新机制，为探索VPA暴露后干预措施提供新的证据。

女性癫痫患者孕期仍依赖抗癫痫药物控制发作，然而丙戊酸等药显著增加后代神经管缺陷风险，严重影响出生人口素质。其具体机制仍存争议，叶酸增补仅能部分降低风险。前期研究发现，丙戊酸影响胎盘叶酸受体基因1表达。本项目计划通过建立妊娠期癫痫大鼠模型，获得丙戊酸致神经管缺陷鼠胚，探究其中叶酸受体基因1甲基化水平和表达的变化，并探究氧化应激、甲基转移酶等在该变化中的作用和机制。项目实施过程中，课题组继续深化前期癫痫妊娠临床队列，在研究中发现了女性癫痫患者孕期叶酸水平、抗癫痫药物清除率、叶酸受体基因表达等的变化，揭示了妊娠早期检测叶酸水平及血药浓度的重要意义；并在随访中报道了一个长QT综合征的女性家系，提示了对有通道疾病的患者进行精确的抗癫痫药物管理和定期心电监护的重要性；课题组发现对于颞叶癫痫伴海马硬化的患者，孕前进行手术治疗能很有效减少孕期发作频率；在成功获得目标鼠胚模型后，项目组发现丙戊酸所致神经管缺陷鼠胚内氧化应激水平明显升高，叶酸受体表达受限，但叶酸受体基因甲基化水平变化不大，这提示氧化应激或许通过其他潜在途径影响叶酸受体表达，这为探索孕期抗癫痫药物暴露后代发育畸形的研究提供了新的思路。课题组部分研究结果已通过科普的方式向大众进行宣教，具有极强的社会价值和公益价值。

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