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(gè)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(jī)理,。
癲癇（epilepsy）俗稱"羊癲瘋、羊角風(fēng)"是大腦神經(jīng)元突發(fā)性異常放電,，導(dǎo)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(jīng)元異常和過度超同步化放電所造成的臨床現(xiàn)象。其特征是突然和一過性癥狀,，由于異常放電的神經(jīng)元在大腦中的部位不同，而有多種多樣的表現(xiàn),。
文章的通訊作者Robert Reenan說,，這項(xiàng)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(tái),，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(guān)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(zhuǎn)基因相比更為精確和復(fù)雜,，由于這項(xiàng)新的技術(shù),， 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(xué)平衡的gama-氨基丁酸神經(jīng)元（GABAergic neuron）在基因發(fā)生突變后調(diào)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(dòng)兩翼、收腹,，無法站立,，半小時(shí)后才可移動(dòng),。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(xiàn)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(gè)拷貝都發(fā)生突變時(shí)的癲癇易感性最強(qiáng),，僅一個(gè)拷貝發(fā)生突變時(shí)患癲癇的可能性要低，但比不發(fā)生突變時(shí)的患病可能性要高的多,。
gama-氨基丁酸神經(jīng)元可抑制大腦的過度活躍,，突變果蠅的gama-氨基丁酸神經(jīng)元細(xì)胞膜上的鈉離子通道有缺陷，鈉離子的不正常流動(dòng)導(dǎo)致了異常放電,。比較正常果蠅和突變果蠅,，發(fā)現(xiàn)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(guān)閉的太遲，在高溫時(shí)這種效應(yīng)被放大,，這種神經(jīng)元便不能再傳遞任何抑制信號(hào),。
有這樣一個(gè)果蠅癲癇模型,，Reenan對(duì)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(xué)（forward genetics）尋找可對(duì)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.
