癲癇發(fā)生與神經(jīng)膠質(zhì)細胞的關(guān)系研究進展

郝 玲 劉 輝 吳雋松

癲癇是一種神經(jīng)系統(tǒng)常見疾病，主要特征是由大腦神經(jīng)元反復異常放電導致的暫時性腦功能失常。近年來，研究表明癲癇發(fā)作可導致腦神經(jīng)元選擇性損傷，甚至死亡，從而引發(fā)神經(jīng)膠質(zhì)細胞的增生、苔蘚纖維出芽、突觸重建等大腦結(jié)構(gòu)和功能的可塑性變化，而這些可塑性變化又使得癲癇呈現(xiàn)反復發(fā)作的特點，是癲癇頻繁發(fā)作和難治的主要原因之一。以往的研究多認為神經(jīng)膠質(zhì)細胞僅僅提供支持、營養(yǎng)、保護的作用，隨著對星形膠質(zhì)細胞膜離子通道、受體、第二信使的研究、小膠質(zhì)細胞對神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有損害和保護的雙重作用等研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)膠質(zhì)細胞在包括癲癇在內(nèi)的多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的地位和作用日益得到關(guān)注。因此，對癲癇發(fā)作后繼發(fā)腦神經(jīng)細胞相關(guān)性研究，已引起人們廣泛重視。為此，本文就神經(jīng)膠質(zhì)細胞的改變與癲癇的發(fā)生之間的相互關(guān)系作一簡要綜述。

1.神經(jīng)膠質(zhì)細胞在神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能

神經(jīng)膠質(zhì)細胞又稱膠質(zhì)細胞，是神經(jīng)組織中除神經(jīng)細胞以外的另一大類細胞，其數(shù)量為神經(jīng)細胞的(10～50)倍，而總體積與神經(jīng)細胞的總體積相差無幾(神經(jīng)細胞約占45%，神經(jīng)膠質(zhì)細胞約占50%)。神經(jīng)細胞廣泛分布于周圍和中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，在周圍神經(jīng)系統(tǒng)，有施萬細胞和衛(wèi)星細胞;在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，則主要有星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞。

以往研究認為神經(jīng)膠質(zhì)細胞具有以下幾方面功能:①支持作用:星形膠質(zhì)細胞在大腦和脊髓內(nèi)交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支持神經(jīng)元。②修復和再生作用:當腦和脊髓損傷時，小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化為巨噬細胞，清楚變性壞死的神經(jīng)組織碎片，同時星形膠質(zhì)細胞增生填補缺損。③免疫應答作用:星形膠質(zhì)細胞可作為中樞的抗原呈遞細胞，將其細胞膜上的MHCⅡ類蛋白質(zhì)分子與外來抗原結(jié)合，呈遞給T淋巴細胞。④物質(zhì)代謝和營養(yǎng)作用:星形膠質(zhì)細胞一方面通過血管周足和突起連接毛細血管與神經(jīng)元，對神經(jīng)元起運輸營養(yǎng)物質(zhì)和排除代謝產(chǎn)物的作用;另一方面還可產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子維持神經(jīng)元的生長、發(fā)育和功能的完整性。⑤絕緣和屏障作用:少突膠質(zhì)細胞可形成神經(jīng)纖維髓鞘，起一定絕緣作用，且星形膠質(zhì)細胞的血管周足是構(gòu)成血-腦屏障的重要組成部分。⑥穩(wěn)定細胞外的K+濃度:星形膠質(zhì)細胞膜上的鈉泵活動可將細胞外過多的K+泵入胞內(nèi)，并通過縫隙連接將其分散到其他神經(jīng)膠質(zhì)細胞，以維持細胞外合適的K+濃度，有助于神經(jīng)元電活動的正常進行。當神經(jīng)膠質(zhì)細胞因受損而過度增生時，將K+泵入細胞內(nèi)的能力減弱，可導致細胞外高K+，使神經(jīng)元的興奮性增高，從而形成局部癲癇病灶［1，2］。⑦參與某些遞質(zhì)及生物活性物質(zhì)的代謝:星形膠質(zhì)細胞能攝取神經(jīng)元釋放的谷氨酸和γ-氨基丁酸，再轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝滨０范D(zhuǎn)運到神經(jīng)元內(nèi)，從而消除氨基酸遞質(zhì)對神經(jīng)元的持續(xù)作用，同時也為神經(jīng)元合成氨基酸類遞質(zhì)提供前體物質(zhì)。星形膠質(zhì)細胞還可以合成和分泌多重生物活性物質(zhì)，如血管緊張素原、前列腺素、白介素以及多種神經(jīng)營養(yǎng)因子。但有學者認為神經(jīng)膠質(zhì)細胞是神經(jīng)科學中“沉睡的巨人”，他們認為總有一天會揭示神經(jīng)膠質(zhì)細胞在腦內(nèi)信息處理中更為重要的作用。

2.癲癇發(fā)生后神經(jīng)膠質(zhì)細胞功能改變

最新的研究表明，在大鼠杏仁核電點燃癲癇模型中，海馬病理改變?yōu)?海馬區(qū)錐體細胞神經(jīng)元缺失及神經(jīng)膠質(zhì)細胞的增生。［3］

2.1 膠質(zhì)細胞與鉀的緩沖作用 神經(jīng)元微環(huán)境的電解質(zhì)平衡是維持神經(jīng)元正常興奮性的基礎。在癲癇病灶周圍，星形膠質(zhì)細胞增生，細胞外K+濃度降低，Na+濃度升高，神經(jīng)細胞的興奮閾值下降，神經(jīng)活動過度，容易進一步誘發(fā)癲癇。O'Connor用全細胞膜片鉗技術(shù)對癲癇灶周圍的星形膠質(zhì)細胞進行記錄，發(fā)現(xiàn)圍繞癲癇灶的反應性星形膠質(zhì)細胞的K+的緩沖作用是缺陷的，不能保持神經(jīng)元外K+的穩(wěn)態(tài)。Hinterkeuser認為與癲癇對應的內(nèi)整流減少也可能導致K+緩沖作用的缺陷，使神經(jīng)元興奮性增高，提示了星形膠質(zhì)細胞與過度興奮神經(jīng)元之間有密切聯(lián)系。已證實癲癇腦組織的星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞內(nèi)向整流K+電流減少，這樣很可能打破了K+動態(tài)平衡，此改變對癇性放電的產(chǎn)生和擴散有重要作用。

2.2 慢性癲癇患者腦組織內(nèi)星形膠質(zhì)細胞大量增生并呈Glu免疫反應陽性，說明星形膠質(zhì)細胞對谷氨酸的攝取和代謝發(fā)生了變化。在發(fā)病早期，星形膠質(zhì)細胞對谷氨酸的攝取增高，這時星形細胞內(nèi)的興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運體(EAAT)明顯增加，有緩和癲癇發(fā)作的作用。但反復的發(fā)作可使這種調(diào)節(jié)機制發(fā)生紊亂，星形膠質(zhì)細胞將成為神經(jīng)元異常放電與損害的重要促進機制，成為癲癇再發(fā)的原因。

2.3 Frio-court G等發(fā)現(xiàn)DCX表達被抑制時，從神經(jīng)節(jié)突起到大腦皮質(zhì)的中間神經(jīng)元遷移明顯減慢了，且中間神經(jīng)元的移行出現(xiàn)了更多的分支。而DCX的過量表達可以逆轉(zhuǎn)這些現(xiàn)象。另外，DCX表達的一種微管相關(guān)蛋白(DCLK)失活時，出現(xiàn)了一種相似的中間神經(jīng)元遷移的延遲。Dex、Delk和Dex/Delk不同突變組細胞缺失類型及分布不同，說明Dex和Delk在皮質(zhì)中間神經(jīng)元移行中作用不同。TSC是一種常染色體顯性遺傳病，是兒童難治性癲癇的常見原因。Meikle發(fā)現(xiàn)TSC1突變鼠神經(jīng)元發(fā)育異常，出現(xiàn)異位情況并有鞘合成延遲。TSC2突變常伴隨更多嚴重的神經(jīng)缺失。研究發(fā)現(xiàn)hamartin和tuberin蛋白在NGF培養(yǎng)的神經(jīng)細胞PC12h中發(fā)揮了不同作用:抑制hamartin蛋白增強PC12h細胞的軸突外生;抑制tuberin蛋白則抑制軸突外生，說明在神經(jīng)發(fā)育過程中TSC發(fā)揮了重要功能。

3.癲癇發(fā)生后神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生對癲癇的影響

最新的研究表明，在大鼠杏仁核電點燃癲癇模型中，海馬病理改變?yōu)?海馬區(qū)錐體細胞神經(jīng)元缺失及神經(jīng)膠質(zhì)細胞的增生［3］。而越來越多的研究顯示癲癇發(fā)生后造成星形膠質(zhì)細胞的激活，具體表現(xiàn)為細胞數(shù)目增加，體積增大，其特異性蛋白標志物GFAP表達增加，激活的星形膠質(zhì)細胞可導致神經(jīng)細胞長期功能障礙，從而促使癲癇反復發(fā)作［4，5，6］。

近年來的研究表明，星形膠質(zhì)細胞參與癲癇的發(fā)病機制主要以增生和肥大為主，同時伴有GFAP的表達增多［8］。本實驗發(fā)現(xiàn)癲癇發(fā)作后模型組各時間點均有大量特異性蛋白GFAP表達，細胞形態(tài)細胞深染呈棕褐色，部分胞體呈不規(guī)則狀，樹突數(shù)量增多，GFAP的高表達，在一定程度上表明星形膠質(zhì)細胞的蛋白合成和運輸活動處于一種活躍的狀態(tài)，是星形膠質(zhì)細胞激活的標志之一。Katsumoto等［8］認為癇性發(fā)作后引起的星形膠質(zhì)細胞的激活可能有利于恢復腦神經(jīng)元細胞外穩(wěn)態(tài)(如K+、神經(jīng)遞質(zhì)等)。但激活的星形膠質(zhì)細胞通過釋放一系列細胞因子可以引起小膠質(zhì)細胞增生，同時，星形細胞的這種改變也是增生的過程，長期慢性癲癇發(fā)作所引起星形細胞增生，參與海馬硬化會紊亂正常的生理調(diào)節(jié)功能，起著促進癲癇發(fā)作的作用。所以說星形膠質(zhì)細胞的增生和反應性活化，對神經(jīng)元具有“雙刃劍”的作用，一方面保護神經(jīng)元免于損傷，另一方面也促進小膠質(zhì)細胞的分化導致神經(jīng)元的損傷加重。另外，受損星形膠質(zhì)細胞Glu攝取、滅活能力降低，GABA合成減少，也是導致神經(jīng)元損害的原因之一。

4.由此引發(fā)的癲癇治療研究

神經(jīng)膠質(zhì)細胞對神經(jīng)元起到營養(yǎng)、支持和保護作用，而且在神經(jīng)元的生理和病理生理活動中也是重要的參與者。正是依靠各類神經(jīng)膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元之間的協(xié)調(diào)作用，才使神經(jīng)元完成一系列復雜而精密的生理活動。癲癇發(fā)生后引發(fā)一系列病理改變，導致神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生，而神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生雙面性作用表明一方面保護神經(jīng)元免于損傷，另一方面也促使小膠質(zhì)細胞的分化導致神經(jīng)元的損傷加重。隨著該領(lǐng)域的研究的不斷深入，如果能夠通過改變內(nèi)環(huán)境與癲癇相關(guān)的因素，從而發(fā)揮起神經(jīng)保護作用而抑制其損傷作用，則可以達到治療癲癇修復受損神經(jīng)功能的目的。

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