NRR：浙江中医药大学汪仪团队发现内侧隔核胆碱能神经元在癫痫后认知障碍中的作用机制
撰文：王颖、汪仪
认知障碍是癫痫常见的并发症之一，可严重影响癫痫患者的生活质量[1]。认知障碍也是癫痫患者远期不良预后的一个重要因素，迄今没有有效的药物和治疗手段。阐明癫痫中认知障碍的机制及寻找干预手段是目前研究的重点方向。#br#
海马既是颞叶癫痫（耐药率较高的一种癫痫类型）常见灶点，也是调节认知功能的高级中枢，被认为与癫痫后认知障碍存在潜在相关性[2]。其中海马的活性受到来自内侧隔核（medial septum, MS）胆碱能的神经支配[3, 4]，可参与空间学习记忆以及如theta节律等多种生理性神经网络功能[5-7]。来自中国浙江中医药大学汪仪团队既往研究发现，内侧隔核胆碱能神经元可通过长投射到海马的直接通路，增强生长抑素亚型的γ-氨基丁酸能神经元功能，从而发挥有效的抗癫痫发作的作用[8]。然而，内侧隔核胆碱能神经环路在癫痫后认知障碍中的作用和机制仍不明确。
近期，浙江中医药大学汪仪团队联合浙江大学方嘉佳团队以及青岛大学王颖团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Activation of medial septum cholinergic neurons restores cognitive function in temporal lobe epilepsy”的研究，其从临床和基础两个层面揭示了内侧隔核胆碱能神经元参与颞叶癫痫后认知障碍的关键作用，为癫痫后认知障碍的“胆碱能假说”提供实验依据，其有望为临床治疗提供新的干预手段和潜在药物靶点。
汪仪等首先分析了颞叶癫痫患者的临床核磁共振成像数据，发现伴有海马硬化的颞叶癫痫患者存在认知水平下降的现象，且其内侧隔核体积减小。相关性分析发现，患者记忆商与内侧隔核体积以及内侧隔核与海马之间的纤维连接呈较弱的正相关，这提示颞叶癫痫患者的认知障碍可能与内侧隔核的功能有关。接着建立了海人藻酸诱发的颞叶癫痫小鼠模型，发现其在慢性自发期发生认知功能下降，内侧隔核胆碱能神经元缺失，且海马中释放的乙酰胆碱（主要来自内侧隔核）也明显减少。提示内侧隔核胆碱能神经元可能在癫痫及癫痫后认知障碍中扮演着重要的角色。为进一步探究内侧隔核中胆碱能神经元在癫痫后认知障碍中的作用，在ChAT-Cre转基因小鼠内侧隔核转染Caspase-3病毒，特异性清除内侧隔核胆碱能神经元，这可导致小鼠发生认知功能障碍。因此猜测特异性激活内侧隔核胆碱能神经元很有可能改善癫痫后的认知功能障碍。为验证该猜测，进一步在ChAT-Cre转基因小鼠内侧隔核表达药理遗传学病毒hM3Dq，发现特异性激活内侧隔核胆碱能神经元能够有效逆转海人藻酸诱发的慢性颞叶癫痫小鼠模型空间记忆和新事物识别方面的障碍。同时，引入了海马电点燃诱发的颞叶癫痫模型，并在内侧隔核胆碱能神经元表达光遗传学病毒ChR2，这一次同样发现小鼠出现明显的认知功能障碍，且特异性激活内侧隔核胆碱能神经元能够有效逆转空间位置记忆和新事物识别障碍。因此得出内侧隔核胆碱能神经元是调控癫痫后认知障碍的潜在特异性靶点。为进一步探索内侧隔核胆碱能神经元改善癫痫后认知障碍的机制，在ChAT-Cre小鼠内侧隔核中表达ChrisomR（红光响应的阳离子通道），使其内侧隔核胆碱能神经元能够被光遗传学激活，同时在背侧海马表达乙酰胆碱的分子探针（ACh3.0），并通过光纤记录监测背侧海马乙酰胆碱的释放情况。结果发现，当特异性激活内侧隔核胆碱能神经元时，背侧海马中乙酰胆碱释放出现实时增加，这提示内侧隔核胆碱能神经元可能通过海马投射并增加释放乙酰胆碱来改善癫痫后认知障碍。
综上，实验运用核磁共振成像、微透析、光/药理遗传学、光纤记录等技术解析内侧隔核胆碱能神经元在癫痫后认知障碍中的作用及特征，并阐明相关机制，为临床治疗提供新的干预手段和潜在药物靶点。但是实验中对颞叶癫痫模型小鼠行为学测试，并不能模拟对临床患者记忆商的测试。内侧隔核胆碱能神经元存在乙酰胆碱和γ-氨基丁酸的共释放，而只分析了海马中乙酰胆碱的释放。此外，释放的胆碱递质如何改善癫痫后认知障碍，其下游调控的精确细胞机制及受体机制并未完全阐明。这些问题值得进一步研究。
原文链接：https://doi.org/10.4103/1673-5374.371369
参考文献
[1] Kanner AM. Management of psychiatric and neurological comorbidities in epilepsy. Nat Rev Neurol. 2016;12(2):106-116.
[2] Nickels KC, Zaccariello MJ, Hamiwka LD, et al. Cognitive and neurodevelopmental comorbidities in paediatric epilepsy. Nat Rev Neurol. 2016;12(8):465-476.
[3] Dannenberg H, Pabst M, Braganza O, et al. Synergy of direct and indirect cholinergic septo-hippocampal pathways coordinates firing in hippocampal networks. J Neurosci. 2015;35(22):8394-8410.
[4] Li X, Yu B, Sun Q, et al. Generation of a whole-brain atlas for the cholinergic system and mesoscopic projectome analysis of basal forebrain cholinergic neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(2):415-420.
[5] Mitsushima D, Sano A, Takahashi T. A cholinergic trigger drives learning-induced plasticity at hippocampal synapses. Nat Commun. 2013;4:2760.
[6] Roland JJ, Stewart AL, Janke KL, et al. Medial septum-diagonal band of Broca (MSDB) GABAergic regulation of hippocampal acetylcholine efflux is dependent on cognitive demands. J Neurosci. 2014;34(2):506-514.
[7] Vandecasteele M, Varga V, Berényi A, et al. Optogenetic activation of septal cholinergic neurons suppresses sharp wave ripples and enhances theta oscillations in the hippocampus. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(37):13535-13540.
[8] Wang Y, Wang Y, Xu C, et al. Direct septum-hippocampus cholinergic circuit attenuates seizure through driving somatostatin inhibition. Biol Psychiatry. 2020;87(9):843-856.
通讯作者
#br#
汪仪，浙江中医药大学，研究员，博士生导师
#br#
方嘉佳，浙江大学，副主任医师，硕士生导师
#br#
王颖，青岛大学，讲师
