抑制膠質細胞過度糖酵解抗癲癇新策略的機理研究

項目摘要

癲癇為世界性常見疑難病。自上世紀初發現第一代抗癲癇藥物以來，治療藥物一直以神經細胞為靶標，療效有限、副作用大，迫切需要抗癲癇新策略及相關創新藥物。申請人新近在國際首次提出並研究了抑制膠質細胞過度糖酵解防治癲癇的新策略，為癲癇治療打開了新視窗，有必要深入研究其抗癲癇機理、尋找相關創新藥物作用靶點。谷氨酸（Glu）興奮性神經毒性和膠質細胞過度糖酵解對癲癇發作、發生和發展至關重要，但二者是否有內在聯繫尚不清楚，揭示二者的關係對闡明此新策略作用機理和指導新型抗癲癇藥物研究具有重要意義。本課題研究膠質細胞過度糖酵解產物乳酸能否轉化為神經遞質Glu及其對癲癇狀態下細胞外Glu異常升高和癲癇發作的貢獻。用多學科交叉的技術方法，在分子、細胞和癲癇活動三個水平，揭示膠質細胞過度糖酵解與Glu毒性和癲癇的內在聯繫，闡明此新策略的抗癲癇機理，發現藥物作用新靶點，為研究開發防治癲癇的創新藥物奠定理論基礎。

結題摘要

本課題圍繞抑制星形膠質細胞糖酵解防治癲癇及其作用機制研究的中心，開展了以下幾方面的作用，獲得預期研究結果，為深入理論研究和創新抗癲癇藥物研發打下良好基礎。先用細胞培養系統尋找可選擇性抑制膠質細胞糖酵解的小分子化合物，而後用急性和慢性癲癇模型研究了選擇性抑制膠質細胞糖酵解的抗癲癇作用，特別比較了與現有抗癲癇藥物的不同。為闡明膠質細胞糖酵解參與癲癇發作的機制，需要建立清醒動物腦微透析技術平台，而後用此平台並聯合使用選擇性抑制膠質細胞糖酵解的小分子化合物和已知糖酵解抑制劑２－脫氧－葡萄糖（２ＤＧ）探索了膠質細胞糖酵解可能通過乳酸來補充興奮性神經遞質谷氨酸（Ｇｌｕ）參與癲癇發作的機制。研究結果：１、發現了一種可選擇性抑制膠質細胞過度糖酵解的小分子化合物ZZZ-1，其可同時抑制膠質細胞糖酵關鍵酶ＰＦＫ２和ＬＤＨ５，但不抑制膠質細胞和其他細胞的正常糖代謝活動。這就為研究通過抑制膠質細胞糖酵解來防治癲癇的新策略及其作用機制提供了理想的分子探針，同時ZZZ-1也是實現通過抑制膠質細胞糖酵解來防治癲癇新策略的理想化合物。２、用２ＤＧ和ZZZ-1在急性癲癇模型證實了抑制膠質細胞糖酵解具有顯著的抗癲癇作用；特別是，用慢性癲癇模型證實了ZZZ-1的顯著抗癲癇作用及其較現有抗癲癇藥物的顯著優勢即可綜合治療癲癇疾病而且高度安全—在控制癲癇發作的同時，可改善癲癇動物的認知能力和精神行為，而現有抗癲癇藥物僅對癲癇發作有效並產生中樞神經系統的廣泛副作用；ZZZ-1無現有抗癲癇藥物的停藥後癲癇發作反彈，停藥一周仍然維持藥效。３、建立了清醒大鼠腦微透析聯合ＨＰＬＣ測定神經遞質的技術平台，並用此平台證實了星形膠質細胞糖酵解-乳酸過度產生-神經遞質Glu-癲癇發作之間的正相關聯繫。ZZZ-1和２ＤＧ均能顯著抑制毛果芸香鹼（Ｐｉｌｏ）誘導的海馬腦區細胞外乳酸和Ｇｌｕ水平的升高，同時抑制Ｐｉｌｏ誘導的癲癇發作。特別是，ZZZ-1不影響生理條件下細胞外Ｇｌｕ水平，而２ＤＧ則有降低作用。已知胞外Ｇｌｕ水平升高與Ｐｉｌｏ誘導的急性癲癇發作密切相關，也是臨床癲癇發作的重要機制。所以，以上研究結果從一個重要的角度支持了本課題核心科學假設：“星形膠質細胞可能通過其過度糖酵解活動參與神經興奮性毒性，特別是過度糖酵解產物乳酸作為興奮性神經遞質Glu前體物質參與興奮性毒性的可能機制”，也從一個重要的側面解釋了ZZZ-1的抗癲癇機

抑制膠質細胞過度糖酵解抗癲癇新策略的機理研究

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