神经环路兴奋抑制平衡失调在癫痫发生机制中的作用

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本文是“脑人言”举办的“老年人与神经退行性疾病征文大赛”的第二篇入围作品。关注重阳节,关心老年人大脑健康,活动详情请参见文末海报。


作者丨阮杭泽(复旦大学 博士生)


癫痫(Epilepsy)是一种常见的慢性神经系统疾病,俗称“羊角风”或“羊癫风”。迄今为止全世界大约有5000万的癫痫患者。该病的发生机制非常复杂并具有反复性,突发性等特点:任何形式的脑损伤,包括大脑组织结构及代谢异常或者关键分子的改变都可引起癫痫的发作。目前,我们一般认为癫痫发作是由神经元的高度兴奋、同步化以及突发性异常放电引起的;此外在临床上癫痫的脑电图检查中表现为高幅的不规则过度放电。

老年人癫痫一般是指在60岁以后发病的癫痫,在临床上一般称为老年晚发性癫痫老年性癫痫。不同于其它年龄段的病人,老年人癫痫多表现出继发性的特点,病因中也以脑血管疾病的诱发最为常见。此外,因为老年人的记忆力以及认知功能减退、自述能力差,所以老年人的癫痫也表现为不典型性,进而使得这类癫痫常难以被发现而延误诊治。在通常情况下,老年癫痫患者一般是由后天因素造成的,对老年人的治疗也应该不同于其他年龄段患者,因此需要提出并且落实有针对性的治疗方法以及用药策略。考虑到癫痫发病机制和治疗手段的研究一直是神经科学中的研究难题,我们认为加强对癫痫发生的神经机制研究以加深对该疾病的理解,继而获得行之有效的治疗方法是基础和临床研究中的关键所在。

众所周知,大脑的结构和功能十分复杂。神经环路是大脑内的基本功能单位,目前的主流观点认为大脑神经环路的兴奋抑制平衡失调(Excitatory/Inhibitorybalance)是神经发育过程中相关脑病的主要来源,一旦神经环路的功能发生变化,相应环路中的神经元去极化或者重复的节律性放电就会与癫痫的发生具有密切的相关性。该病的发生和发展可能会导致患者相关神经环路结构和功能的失调,进而使患者出现空间记忆、学习以及社交障碍、焦虑和攻击行为等问题。

去年,国际抗癫痫联盟(InternationalLeague AgainstEpilepsy,ILAE)推出了最新一版的癫痫分类手册,新版手册不仅更新了癫痫的系统性分类,也涵盖了众多新的癫痫发病症状、具体病因以及临床图景,这无疑是癫痫的诊断、治疗与研究领域中不可忽视的喜讯。而医务工作者在临床研究中对癫痫的准确诊断往往依赖于对于病症类型的判断,并要深入地考虑每个病人的发病情况,才能够加深其对该病的理解并优化治疗方案。但癫痫的病变机理还不清楚,迄今为止仍缺乏有效的治疗药物,加上在临床上不断攀升的发病率,所以相关癫痫的发生发展过程的研究也受到越来越多科研工作者的重视。他们在研究中发现癫痫的发生和发展与大脑边缘系统(尤其是海马、杏仁核、下丘脑核团)的功能变化密不可分。一般认为,抑制性神经递质GABA甘氨酸等在抑制癫痫的发生过程中起作用,许多抗癫痫药物开发的机制都是基于药物促进GABA释放的原理,离子型谷氨酸受体激动剂可以引起癫痫样发作,研究人员常用该类激动剂来诱导癫痫的实验动物模型。中枢神经系统在基因和分子,神经元和突触,神经环路水平上都表现为组织结构的复杂性,其显著特点是基于这些环节产生的电信号以及化学信号容易收到外界环境的干扰。

在传统意义上,多数大脑相关疾病起初是在行为水平上被诊断,包括癫痫治疗在内相应的药物干预是集中在分子水平上。即使对于目前成功应用于临床的药物,该类药物通过分子水平的干预,进而影响行为和认知的机制也不甚明了。我们认为神经环路就在该过程中扮演了桥梁的作用。假设大脑在正常的生理情况下内部存在最佳的兴奋和抑制平衡状态,这种状态会在疾病发生时会发生改变,处于兴奋性一边时就会产生神经元过度兴奋以及同步化放电,例如癫痫发生;而处于抑制性一边时,抑制性神经元就会被激活,例如Rett综合症发生。而在多种大脑疾病的发生发展过程中,兴奋抑制平衡失调会使突触功能缺失。

因此,为了有效地控制癫痫的发病率,临床以及科研工作者仍面临巨大挑战。目前的当务之急是精确解析癫痫在相关神经环路中的传播规律及其对环路功能的影响。本文主要关注了兴奋抑制平衡失调在癫痫发生过程中的作用机制,拟在为解释癫痫的发病机制以及为该病的治疗提供更多思路。


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专家评语

  • 这篇文章的主题专业性比较强,科技论文的风格更重,科普风格差些,但还是比较吸眼球的。文章的结构不太好,第二段和主题关系不大,并且后面的论述再展开些更好。文章里面也有一些语句不通顺的地方。另外,趣味性再增强些会更好。(7分)
    ——张炜(河北医科大学中西医结合学院教授)


  • 这篇文章中说本文主要在关注“兴奋抑制平衡失调在癫痫发生过程中的作用机制”,但是什么是平衡,在神经环路中什么是平衡,并没有很好地展现出来。第二,文中指出,神经环路在该过程中扮演了桥梁作用,那桥的两头是否为癫痫和癫痫的发生的神经系统机制?这一点没说明白。(7分)
    ——孙哲(日本国立理化研究所研究员)


  • 同意前两位老师的意见。这篇文章虽然没有常识性错误,但是逻辑很混乱,语言表达前后重复,关键问题并没有说清楚,作为科普文章太枯燥;作为专业文章太不严谨。(6分)
    ——王丽平(北京大学第三医院副主任医师)