长期以来，卡路里限制一直与癫痫癫痫发作的减少有关。波士顿儿童医院的新研究有助于解释禁食如何影响大脑中的神经元，并可能导致避免禁食或限制性饮食的新方法。研究结果于8月30日发表在《细胞报告》杂志上。
“这项研究是了解癫痫饮食疗法如何起作用的第一步，”第一作者Christopher J. Yuskaitis博士说，他是波士顿儿童医院癫痫中心和癫痫遗传学项目的神经学家。“到目前为止，这些机制是完全未知的。
脱模数校正5、移动电阻和禁食
为了将饮食和癫痫发作之间的点连接起来，研究人员从现有的知识开始。他们知道众所周知的mTOR细胞通路与许多神经系统疾病有关，并且之前已经证明神经元中该通路的过度激活会增加对癫痫发作的易感性。其他人的研究表明，急性禁食会抑制mTORC活性，尽管这些研究没有研究大脑。
最后，尤斯卡蒂斯及其同事知道，一种名为DEPDC5的蛋白质发出信号充当mTOR途径的制动器。这很有趣，因为最近在许多癫痫患者中发现了DEPDC5基因的突变。DEPDC5 突变与局灶性癫痫、婴儿痉挛症和儿童猝死有关。
“当我们使用一种动物模型来敲除大脑中的DEPDC5时，我们发现我们可以通过使用mTOR抑制剂来减少癫痫发作，”Yuskaitis说。“这给了我们一个想法，去探索DEPDC5、mTOR和禁食之间的联系。
氨基酸传感
在这项新研究中，他们在小鼠癫痫发作模型中显示，禁食后大脑中的mTOR信号传导减少。对培养皿中培养的大鼠神经元的进一步研究表明，这种空腹效应主要是由缺乏三种氨基酸(亮氨酸，精氨酸和谷氨酰胺)驱动的。
进一步，研究小组证明这些营养素的存在是由DEPDC5蛋白感知的。当他们敲除大脑中的DEPDC5时，mTOR活性没有减少，禁食不再保护小鼠免受癫痫发作。
“氨基酸传感似乎对禁食对癫痫发作的有益影响至关重要，”Yuskaitis说。“这表明DEPDC5突变的患者无法感觉到氨基酸的损失，并且可能无法从饮食操作中受益。但是没有DEPDC5突变的患者可能会从有针对性的饮食策略中受益。
他补充说，这可以采取三种氨基酸水平较低的饮食形式，或者阻止这些氨基酸吸收的药物或补充剂。
下一步：生酮饮食
这项研究只是第一步。Yuskaitis及其同事现在想尝试动物模型中的饮食，以消除特定的氨基酸并观察对癫痫发作的影响。他们还想探索生酮饮食(一种治疗癫痫的流行方法)如何帮助抑制癫痫发作。目前没有人知道为什么这种低碳水化合物，高脂肪的饮食有效。
“我们希望这将希望我们发现除生酮饮食以外的其他基于饮食的疗法，由于副作用，有时很难长期遵循，”Yuskaitis说。
这样的工作也可能为神经系统疾病的整体提供新的视角。
“使用这些罕见的遗传疾病，我们开始获得有关营养素在大脑功能中的作用的基本见解，”高级研究员Mustafa Sahin博士说，他是波士顿儿童医院Rosamund Stone Zander转化神经科学中心的常务董事。“这些罕见疾病的结果可能会为更好的癫痫治疗打开大门。