《Epilepsia》：Bidirectional sleep-seizure interactions and orexin in a mouse model of tuberous sclerosis complex-related epilepsy
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本研究在结节性硬化症（TSC）小鼠模型中首次系统揭示了睡眠与癫痫之间独特的双向作用：癫痫发作倾向于在快速眼动（REM）睡眠中发生，而发作本身又会破坏REM睡眠。研究进一步发现下丘脑食欲素（orexin）表达与发作相关，且食欲素拮抗剂可逆转REM睡眠减少，提示orexin可能是介导这种相互作用的部分机制，为TSC相关睡眠障碍的治疗提供了新思路。
引言：睡眠与癫痫的密切关联
癫痫与睡眠之间存在密切的双向关系，临床上观察到许多类型的癫痫发作更常于睡眠中出现，而发作本身又会扰乱睡眠。结节性硬化症（TSC）是一种由TSC1或TSC2基因突变引起雷帕霉素靶蛋白（mTOR）过度激活的遗传性疾病，其神经系统表现包括高发的癫痫和睡眠障碍。下丘脑神经肽食欲素（orexin）既能调节睡眠-觉醒周期，也能影响癫痫易感性，因此可能成为连接睡眠与癫痫的关键机制。本研究利用TSC小鼠模型，旨在首次阐明该模型中睡眠与癫痫的双向关系，并探讨orexin在其中的潜在作用。
研究方法：多模态监测与分析
研究使用Tsc1GFAPCKO小鼠（一种在神经元和胶质细胞中条件性敲除Tsc1基因的TSC模型鼠）及其对照鼠。通过在21日龄小鼠头部植入电极，进行长期、连续的视频脑电图（EEG）和肌电图（EMG）监测，以捕捉癫痫发作并精确识别发作时的警觉状态（清醒、非快速眼动[NREM]睡眠、REM睡眠）。同时，通过免疫组织化学方法定量分析下丘脑中orexin阳性细胞的表达情况。此外，研究还评估了食欲素拮抗剂suvorexant对小鼠睡眠和癫痫发作的影响。数据分析采用了包括单因素方差分析（ANOVA）和广义线性混合模型（GLMM）在内的多种统计方法，以探究警觉状态、明暗周期、年龄与癫痫发作风险之间的关联，以及基因型和癫痫发作对睡眠时间的影响。
结果一：癫痫发作更易在睡眠中发生，尤以REM睡眠为甚
对Tsc1GFAPCKO小鼠的持续监测发现，癫痫发作最常出现在NREM睡眠中，这与其他类型癫痫的临床观察一致。然而，在根据小鼠在不同警觉状态中所处的时间进行归一化处理后（以更准确地评估每种状态固有的发作易感性），相对癫痫发作频率在REM睡眠中却最高。这一出乎意料的发现得到了多变量回归分析的进一步证实，表明发作频率显著依赖于警觉状态，且与REM睡眠的相关风险最高。
结果二：癫痫发作导致REM睡眠减少
研究发现，与对照鼠或无发作的Tsc1GFAPCKO小鼠相比，有癫痫发作的Tsc1GFAPCKO小鼠的REM睡眠时间显著减少，而NREM睡眠时间则有相应增加的趋势。进一步分析表明，这种REM睡眠的减少是由于从NREM睡眠向REM睡眠转换的次数减少，以及REM睡眠的发作次数减少所导致，而每次REM发作的持续时间并无显著变化。此外，有发作的小鼠脑电图背景中δ波功率增加，这可能是一种更普遍的脑病标志。
结果三：癫痫发作与下丘脑食欲素表达增加相关
免疫组化分析显示，与对照鼠相比，Tsc1GFAPCKO小鼠下丘脑orexin阳性细胞的尺寸、数量和表达强度均有所增加。更重要的是，在发作次数较多的小鼠中，这种orexin表达的升高更为显著，提示癫痫活动可能与orexin系统的进一步上调有关。
结果四：食欲素拮抗剂可逆转REM睡眠减少，但对癫痫发作无影响
为了探究orexin的功能作用，研究测试了orexin拮抗剂suvorexant的效果。每日给予suvorexant治疗，成功逆转了Tsc1GFAPCKO小鼠REM睡眠的减少，使其恢复到对照鼠水平，这种效应在给药后的明期（小鼠主要睡眠期）最为明显。然而，同样的治疗对Tsc1GFAPCKO小鼠的癫痫发作频率和生存率均未产生显著影响。
讨论：双向作用的机制与意义
本研究在TSC小鼠模型中首次系统表征了癫痫与睡眠之间的双向相互作用，并揭示了其部分潜在机制。与常见的临床印象不同，该模型显示在归一化时间后，REM睡眠具有最高的癫痫发作易感性。反过来，癫痫发作又会导致REM睡眠的进一步减少。这种独特的“REM睡眠高易感性-REM睡眠受破坏”模式，可能对TSC患者的认知功能和记忆巩固产生重要影响。orexin表达在发作小鼠中增加，且其拮抗剂能特异性改善睡眠障碍而不影响癫痫，表明orexin可能是介导这种双向相互作用的部分机制。这为使用orexin拮抗剂治疗TSC相关的睡眠障碍提供了理论依据，尽管其抗癫痫作用在本模型中未能体现。未来的研究需要探索其他潜在的机制，并采用更精确的方法操纵orexin系统，以进一步阐明其在TSC神经表型中的作用。
结论
综上所述，本研究在结节性硬化症小鼠模型中证实了癫痫与睡眠之间存在一种新颖的双向关系，其特征是REM睡眠与癫痫发作易感性及干扰之间存在特殊关联。下丘脑orexin系统部分介导了这些相互作用，靶向orexin的药物或可为治疗TSC患者的睡眠障碍提供一种合理的疗法。
