2012年10月12日 訊 /生物谷BIOON/ 10月10日，Journal of Neuroscience發(fā)表了美國University of California-Irvine研究人員的成果,，他們利用同源重組建立了一個癲癇的果蠅模型并探究了溫度依賴性癲癇（temperature-dependent seizures）的發(fā)病機理,。
癲癇（epilepsy）俗稱"羊癲瘋,、羊角風"是大腦神經元突發(fā)性異常放電,，導致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。而癲癇發(fā)作（epileptic seizure）是指腦神經元異常和過度超同步化放電所造成的臨床現象,。其特征是突然和一過性癥狀,，由于異常放電的神經元在大腦中的部位不同，而有多種多樣的表現,。
文章的通訊作者Robert Reenan說,，這項研究首次將人致病基因突變引入果蠅的基因，為癲癇的研究建立了平臺,，并且證明同源重組是一種有效的方法,，可以用于其他基因相關疾病。
研究者利用同源重組使得果蠅帶上可致癲癇的突變基因,，即將突變的para基因插入果蠅DNA,，它與人的發(fā)熱性癲癇（febrile seizure）的突變基因SCN1A同源。同源重組與轉基因相比更為精確和復雜,，由于這項新的技術,， Reenan在去年贏得了NIH一份特殊的研究資金。
所有基因發(fā)生突變的果蠅都有了溫度依賴性癲癇的癥狀,，它們的大腦中也發(fā)生了病變,，原本可以抑制大腦過度活躍、維持電化學平衡的gama-氨基丁酸神經元（GABAergic neuron）在基因發(fā)生突變后調節(jié)功能受到破壞,。
研究者將裝有果蠅的試管放入104-degree F的水中,，20秒后，突變的果蠅腿開始抽搐,，隨后扇動兩翼,、收腹，無法站立,，半小時后才可移動,。而para未發(fā)生突變的果蠅并無此溫度依賴的癲癇癥狀。
此外,，研究者發(fā)現這種癲癇癥狀也是劑量依賴性的（dose-dependent）,，因para位于X染色體，雌性果蠅有兩條X染色體,，,雌性果蠅para基因的兩個拷貝都發(fā)生突變時的癲癇易感性最強,，僅一個拷貝發(fā)生突變時患癲癇的可能性要低，但比不發(fā)生突變時的患病可能性要高的多,。
gama-氨基丁酸神經元可抑制大腦的過度活躍,，突變果蠅的gama-氨基丁酸神經元細胞膜上的鈉離子通道有缺陷，鈉離子的不正常流動導致了異常放電。比較正常果蠅和突變果蠅,，發(fā)現突變果蠅的鈉離子通道有太多的電流通過,，Reenan說，這些通道打開的太快,，關閉的太遲,，在高溫時這種效應被放大，這種神經元便不能再傳遞任何抑制信號,。
有這樣一個果蠅癲癇模型，Reenan對找到治療方法持樂觀態(tài)度,。下一步的研究工作將是采用正向遺傳學（forward genetics）尋找可對抗熱性癲癇的突變,。（生物谷Bioon.com）
編譯自Engineered flies spill secret of seizures
doi:10.1523/JNEUROSCI.2932-12.2012
PMC:
PMID:
A Knock-In Model of Human Epilepsy in Drosophila Reveals a Novel Cellular Mechanism Associated with Heat-Induced Seizure
Lei Sun1, Jeff Gilligan2, Cynthia Staber2, Ryan J. Schutte1, Vivian Nguyen1, Diane K. O'Dowd1,*, and Robert Reenan
Over 40 missense mutations in the human SCN1A sodium channel gene are linked to an epilepsy syndrome termed genetic epilepsy with febrile seizures plus (GEFS+). Inheritance of GEFS+ is dominant, but the underlying cellular mechanisms remain poorly understood. Here we report that knock-in of a GEFS+ SCN1A mutation (K1270T) into the Drosophila sodium channel gene, para, causes a semidominant temperature-induced seizure phenotype. Electrophysiological studies of GABAergic interneurons in the brains of adult GEFS+ flies reveal a novel cellular mechanism underlying heat-induced seizures: the deactivation threshold for persistent sodium currents reversibly shifts to a more negative voltage when the temperature is elevated. This leads to sustained depolarizations in GABAergic neurons and reduced inhibitory activity in the central nervous system. Furthermore, our data indicate a natural temperature-dependent shift in sodium current deactivation (exacerbated by mutation) may contribute to febrile seizures in GEFS+ and perhaps normal individuals.
