大脑的免疫系统如何使癫痫恶化

爱荷华大学的生物学家已经明确地将大脑的免疫系统与癫痫联系起来。

在一项新的研究中，研究人员列出了一系列可能导致癫痫发作(癫痫最常见的表现)恶化的事件。当体内的氧化应激导致大脑的免疫系统做出反应时，序列就开始了。大脑常驻免疫细胞(称为神经胶质细胞)的激活会引发更严重的癫痫发作。

这些发现很重要，因为这是大脑免疫系统与癫痫之间的联系首次被实验证明。这一进展应该会产生更精确的测试和更有效的药物治疗这种疾病。

“我们已经提供了遗传证据，证明氧化应激和大脑免疫系统的激活使癫痫恶化，”爱荷华州生物学系和斯特德家族儿科教授，该研究的通讯作者John Manak说。“这非常重要，因为我们的数据表明，我们现在可以重新利用耐受性极好的抗炎化合物以及抗氧化剂来帮助控制癫痫进展。

根据美国疾病控制和预防中心的数据，癫痫在美国影响了3万人，其中绝大多数是成年人。根据世界卫生组织的数据，全世界每年估计有4万人被诊断出患有癫痫。

研究人员在使用果蝇的实验中确定了大脑 - 癫痫的连接。他们选择这种昆虫的一个原因是，果蝇和人类有一个共同的祖先基因，称为刺，当突变时，会导致癫痫发作。刺基因参与癫痫发作是由爱荷华州儿科神经学家兼Stead家庭儿科系主任Alex Bassuk确定的，他于2008年发表了研究结果，并且是这项研究的合著者。

Manak的团队还选择了果蝇进行实验，因为果蝇与人类和其他脊椎动物不同，具有单一的原始疾病反应机制，称为先天免疫系统，由大脑中的神经胶质细胞利用。脊椎动物也有一个先天的免疫系统，但有一个适应性免疫系统的补充，该系统涉及一群免疫细胞，这些免疫细胞存储了对过去的入侵性病原体的“记忆”。果蝇唯一的先天免疫系统意味着研究人员可以专注于大脑先天免疫系统 - 癫痫连接。

研究人员确定了与没有癫痫发作的苍蝇大脑中表达的所有基因(由突变的刺基因触发)。他们确定了两类与癫痫发作的苍蝇相关的上调基因：免疫反应基因和参与减轻氧化应激的基因。

在对果蝇的进一步实验中，研究人员关闭了大脑胶质细胞中的先天免疫系统。该动作减少了神经元细胞死亡，从而抑制了癫痫发作。

在另一组苍蝇实验中，研究人员通过表达大脑的SOD1基因来测试氧化应激联系，已知该基因可以清除由氧化应激引起的活性氧细胞。当这个基因在果蝇大脑中被激活时，果蝇的先天免疫系统反应降低，癫痫发作减少。

“一举确定了一条途径，从氧化应激增加开始，导致先天免疫系统激活，导致神经元细胞死亡，进而导致癫痫发作加剧，”Manak说，他称这项研究是他近40年生物学家职业生涯的亮点之一。“当我说癫痫发作加重时，我指的是进行性癫痫，这是随着时间的推移而恶化的癫痫。

结果意味着苍蝇可以用来直接测试哪种抗炎药或抗氧化剂对治疗癫痫发作最有效。到目前为止，医生只有有限的证据表明少数抗炎或抗氧化药物在某些情况下具有癫痫抑制特征，但没有直接证据将氧化应激和先天免疫系统激活与癫痫联系起来。此外，根据该研究的作者，大约三分之一的癫痫患者对目前可用的治疗方法反应不佳，三分之二的患者对药物有不良副作用。

“并非每种抗炎或抗氧化化合物都能有效治疗癫痫，”Manak解释说。“我们现在有了完美的模型，我们的苍蝇可以通过大量的抗炎和抗氧化化合物进行筛选。然后，我们可以将任何有前途的药物提升到小鼠模型，然后进行潜在的人体试验。