CNTN1在癫痫发生发展中的调控机制研究

申报人：彭琦申报日期：2025-03-24

基本情况

所属批次:

2025创新项目

项目名称:

CNTN1在癫痫发生发展中的调控机制研究学生申报

项目类型:

创新训练项目

所属学科门类:

医学

所属专业类:

临床医学类

项目来源名称:

学生来源于教师科研项目选题

项目归属学院:

项目期限:

二年期

项目简介:

癫痫是常见慢性脑部疾病，癫痫发作与神经元异常放电有关，全球患者超7000万，中国占1000万且年增40万病例。抗癫痫药物为首选疗法，但1/3患者出现耐药性，长期用药易引发认知障碍等副作用。开发新型药物及给药方式成为治疗突破关键。近年研究发现，接触蛋白-1(Contactin 1,CNTN1)的表达异常与癫痫患者的发作频率和严重程度呈显著相关，有望成为癫痫诊疗的新靶点。在分子机制层面，CNTN1通过调节神经元表面受体分布和突触可塑性，直接影响神经元的兴奋性；此外，CNTN1表达变化可导致星形胶质细胞活化，通过改变神经元-胶质细胞相互作用参与癫痫网络的形成。本研究拟利用动物模型，明确CNTN1表达与癫痫临床特征的相关性；结合电生理记录和钙成像技术，动态观察CNTN1对神经网络活动的调控作用；最后通过干预CNTN1表达，验证其对癫痫发作的调控效应。该研究将从分子-细胞-动物多层面阐明CNTN1在癫痫中的调控机制，不仅为理解癫痫发病机制提供新视角，更重要的是为开发基于CNTN1的精准诊疗策略奠定理论基础。研究成果有望为临床难治性癫痫患者提供新的治疗靶点，具有重要的医学价值。

负责人曾经参与科研的情况:

参与“济宁地区蜱传立克次体分子流行病学调查”项目，进行样本采集和整和及数据统计与分析。

指导教师承担科研课题情况:

1.H3N2流感病毒NS基因自然截短在抑制病毒增殖中的机制研究，贺林院士基金，主持，已结题。

2.RelB调控炎症网络在耐药癫痫中的作用及机制研究，博士后基金，主持，已结题。

3.黄芩素抑制NOX-ROS介导的铁死亡改善耐药癫痫的机制研究，济宁市重点研发项目，主持，在研。

4.NS基因自然截短在抑制H3N2流感病毒增殖中的机制研究，山东省医药卫生科技发展计划，主持，在研。

指导教师对本项目的支持情况:

老师目前在研经费约15万，研究经费充足，可以满足学生基础实验中实验耗材的购置及文章发表的版面费费用，可以给予项目正确有效的帮助。

项目级别:

校级

项目成员

序号	学生	所属学院	专业	年级	项目中的分工	成员类型
1	彭琦	临床医学院（附属医院）	临床医学（圣地卓越医师班）	2023	中期结题报告撰写与文章初稿撰写	第一主持人
2	柯豪	临床医学院（附属医院）	临床医学(本科)	2023	癫痫动物模型构建	成员
3	魏芬芹	临床医学院（附属医院）	临床医学（圣地卓越医师班）	2023	脑组织样本处理与分子实验	成员
4	郭玉晓	护理学院	护理学（四年制本）	2024	数据初步统计与分析	成员
5	董晓超	临床医学院（附属医院）	临床医学(本科)	2024	实验动物饲养与分组管理实验	成员

指导教师

序号	教师姓名	所属学院	是否企业导师	教师类型
1	刘瑞寒	临床医学院（附属医院）	否	第一指导教师

立项依据

研究目的:

1.探索CNTN1在癫痫发生发展中的作用机制

CNTN1在神经系统中发挥着重要的作用，其在癫痫发作中的具体功能尚未完全阐明。通过研究CNTN1的表达及其在癫痫模型中的变化，可以揭示其在神经元兴奋性和抑制性平衡中的潜在角色。这一探索不仅有助于理解癫痫的复杂发病机制，还可能为相关的基础研究提供新的视角和思路。

2.研究CNTN1调控癫痫发展的机制为癫痫的治疗提供新的靶点

CNTN1的调控机制可能涉及多种信号通路，这为癫痫的治疗提供了新的靶点。通过深入研究CNTN1在癫痫发作中的作用，能够识别出潜在的药物干预点，从而开发出更为有效的治疗策略。这样的研究不仅有助于改善现有治疗方法的效果，还可能推动新型抗癫痫药物的研发。

3.该研究将为癫痫的早期干预和预后评估提供新的生物标志物

CNTN1作为生物标志物的潜力在于其在癫痫发作前后的表达变化。通过监测CNTN1的水平，可以为癫痫的早期干预提供重要的依据，帮助临床医生制定个性化的治疗方案。此外，CNTN1的变化也可能与癫痫的预后相关，为患者的长期管理提供参考。

综上，本实验旨在系统阐明CNTN1在癫痫发生发展中的调控机制，揭示其通过影响神经元兴奋性、突触可塑性及神经炎症反应参与癫痫病理进程的分子基础，为癫痫的早期诊断、靶向治疗及预后评估提供新的理论依据和潜在干预策略。

研究内容:

1.CNTN1在癫痫患者和动物模型中的表达及其临床相关性

本研究将通过对癫痫患者的脑组织和癫痫小鼠模型进行分析，评估CNTN1的表达水平及其与癫痫发作频率、持续时间的相关性。通过免疫组化、实时定量PCR和Western Blotting等技术，揭示CNTN1作为生物标志物的潜力，并为后续机制研究奠定基础。

2.CNTN1对神经元兴奋性和突触可塑性的影响

研究将重点探讨CNTN1在癫痫小鼠模型中对海马神经元兴奋性和突触可塑性的调控作用。通过电生理记录和突触传递实验，分析CNTN1如何通过影响突触传递和神经元间的相互作用，进而影响癫痫的发作机制，揭示其在神经网络中的功能。

3.CNTN1介导的神经炎症反应及其对癫痫的影响

本研究将分析CNTN1在癫痫发作过程中对神经炎症因子的调控作用。通过小胶质细胞和星形胶质细胞活化实验，探讨CNTN1如何通过调节这些细胞的活化状态，影响癫痫的发生和发展，为理解癫痫的病理机制提供新的视角。

4.CNTN1的功能干预及其对癫痫模型的影响

本研究通过基因敲除/过表达干预CNTN1功能，观察癫痫模型发作特征（频率、持续时间）及神经元损伤的变化，验证其作为治疗靶点的可行性，为机制研究提供干预证据。

国、内外研究现状和发展动态:

癫痫发作影响了全球10%人口的生活，目前全球癫痫患者约7000万。据中国最新流行病学资料显示，国内癫痫的总体患病率为7.0‰，年发病率为28.8/10 万，1年内有发作的活动性癫痫患病率为4.6‰。据此估计中国约有900万左右的癫痫患者，其中500～600万是活动性癫痫患者，同时每年新增癫痫患者约40万。在中国癫痫已经成为神经系统疾病中仅次于头痛的第二大常见病，而且严重影响患者身心健康和生活质量的慢性疾病。目前针对癫痫的病因和发病机制,已有多种学说(细胞学说、神经递质、离子通道、免疫学说和神经炎症等)。近年,国内外大量研究认为神经炎症反应与癫痫的发作关系密切，互为因果^[2]。

接触蛋白-1(Contactin 1,CNTN1),作为神经粘附分子，目前已知表达于视网膜、脊髓、大脑皮层、海马体和小脑以及少突胶质细胞中，在调节突触可塑性、神经发生和记忆中发挥关键作用^[7,9]。CNTN1参与包括神经细胞在内的多种细胞表面蛋白相互联系和细胞信号生物功能如分化、迁移、生长、成熟^[5]。其特异性N连接糖苷键的精细改变或突变可通过影响CNTN1与其他蛋白（如Caspr或NF155）的结合特异性，削弱复合物稳定性，干扰结旁区复合物形成以及诱导脱髓鞘改变^[4，10]。一项关于慢性炎性脱髓鞘性多发性神经病（Chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy，CIDP）相关自身抗体的研究表明，CIDP 患者存在针对CNTN1或 CNTN1/CASPR（Contactin-associated protein）复合物的自身抗体，这表明这些抗体可能发挥致病作用，并可能作为这些患者的诊断生物标志物^[7,8]。此外，另一项实验证实CNTN1被抗CNTN1-IgG4抗体特异性靶向后，可破坏轴突-髓鞘连接，导致非炎症性脱髓鞘、神经传导障碍及治疗抵抗，与慢性脱髓鞘性神经病（CIDP）的侵袭性病程密切相关^[6]。

CNTN1也可通过激活小胶质细胞与星形胶质细胞引发神经炎症（促炎因子升高、胶质细胞活化），导致多种神经系统相关疾病的发生。马敏慧等人收集非（阿尔兹海默病）AD及AD患者脑组织,采用免疫组织化学染色法观察CNTN1在非AD及AD患者海马中的表达，发现与非AD相比，AD患者海马中CNTN1的阳性表达明显增加，并通过进一步实验得出CNTN1过表达会引起引起促炎细胞因子（IL-1α 和IL-6）mRNA 水平显著升高，导致海马神经元的功能损伤^[1]。另一项研究通过向小鼠海马部位立体定向注射过表达CNTN1腺病毒，发现实验组小鼠海马体中小胶质细胞及星形胶质细胞出现激活，诱导了神经炎症反应及胶质细胞活化，证明CNTN1可通过激活胶质细胞引发炎症反应^[5]。上述研究均证实CNTN1的异常表达与神经炎症及神经元损伤密切相关。

综上，全球癫痫的流行病学研究仍然面临许多挑战，癫痫的病因和发病机制非常复杂。离子通道功能的改变，神经递质失衡，家族遗传等因素均可诱导癫痫的发作，且对于癫痫的治疗尚无特效治疗药物。国内外的研究表明CNTN1异常表达可诱导神经性炎症，炎症因子水平的改变，均可能影响神经元变性，进而诱发癫痫的发作，因此其在治疗神经性疾病方面可能具有重要的潜在价值。但是，国内外均未提及CNTN1在癫痫发生发展中的具体调控机制,所以研究并阐明CNTN1在癫痫发生发展中的调控机制具有重要意义，为癫痫的早期诊断、靶向治疗，和预后评估提供了重要参考价值。

【参考文献】

[1] 马敏慧. 海马CNTN1在认知行为中的作用研究 [D], 2022.

[2] 张立群. 癫痫发病机制及治疗研究 [J]. 医学信息, 2021, 34(16): 44-6.

[3] 王瀞萩, 胡斌, 张雨平, et al. 慢性炎性脱髓鞘性多发性神经病相关自身抗体的研究进展 [J]. 卒中与神经疾病, 2021, 28(01): 127-8+32.

[4] 阳昀, 周茜. 抗郎飞结抗体在相关免疫介导的周围神经病的研究进展 [J]. 临床神经病学杂志, 2020, 33(02): 157-60.

[5] LI S J, MA M H, LI J M, et al. CNTN1 Aggravates Neuroinflammation and Triggers Cognitive Deficits in Male Mice by Boosting Crosstalk between Microglia and Astrocytes [J]. Aging Dis, 2023, 14(5): 1853-69.

[6] KALAFATAKIS I, SAVVAKI M, VELONA T, et al. Implication of Contactins in Demyelinating Pathologies [J]. Life (Basel), 2021, 11(1).

[7] MANSO C, QUEROL L, MEKAOUCHE M, et al. Contactin-1 IgG4 antibodies cause paranode dismantling and conduction defects [J]. Brain, 2016, 139(Pt 6): 1700-12.

[8] QUEROL L, NOGALES-GADEA G, ROJAS-GARCIA R, et al. Antibodies to contactin-1 in chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy [J]. Ann Neurol, 2013, 73(3): 370-80.

[9] FAIVRE-SARRAILH C, DEVAUX J J. Neuro-glial interactions at the nodes of Ranvier: implication in health and diseases [J]. Front Cell Neurosci, 2013, 7: 196.

[10] LABASQUE M, HIVERT B, NOGALES-GADEA G, et al. Specific contactin N-glycans are implicated in neurofascin binding and autoimmune targeting in peripheral neuropathies [J]. J Biol Chem, 2014, 289(11): 7907-18.

创新点与项目特色:

创新点

1.靶点新颖性：聚焦CNTN1的跨界功能探索

突破传统对CNTN1在神经发育和轴突导向中功能的认知，将其引入癫痫研究领域。通过临床样本与动物模型双线验证，揭示CNTN1表达与癫痫发作参数的定量相关性，填补了该分子在癫痫病理机制中的研究空白。

2.病理机制突破：揭示胶质细胞交互新机制

突破传统神经元中心论，首次系统研究CNTN1对小胶质细胞/星形胶质细胞活化的调控作用。通过NF-κB信号通路分析，建立CNTN1-胶质细胞-炎症因子级联反应轴，为癫痫慢性化机制提供新解释。发现CNTN1可能通过PSD-95等突触蛋白调控突触强度，同时影响IL-1β等促癫因子释放，提出"突触重塑-炎症微环境"双向互作假说。这种耦合机制研究为抗癫痫药物开发开辟新方向。

3. 转化医学创新：诊疗一体化靶点验证

在发现CNTN1表达与癫痫严重程度相关性的同时，通过条件性敲除/过表达模型直接验证其治疗靶向价值。

项目特色

通过整合分子表达分析、神经元网络调控、突触重塑机制及神经炎症研究，结合基因敲除技术，系统解析CNTN1在癫痫中的作用机制，同步探索其作为生物标志物和治疗靶点的转化潜力。

技术路线、拟解决的问题及预期成果:

技术路线1 CNTN1表达与临床关联分析

通过免疫组化、qPCR（mRNA）、Western Blot和ELISA多层次分析CNTN1在模型小鼠内的表达；构建癫痫患者组织切片，系统比较CNTN1表达差异；分析CNTN1表达与癫痫发作频率、持续时间及临床特征的相关性，评估其生物标志物潜力。

图1 CNTN1表达与临床关联分析

技术路线2 探究CNTN1对突触的调控

电生理功能：电生理记录+钙成像→评估CNTN1对神经元兴奋性及突触传递效率的影响；

突触可塑性：LTP/LTD实验+PSD-95/Synapsin免疫荧光→明确CNTN1对突触可塑性的调控；

行为学验证：通过小鼠学习记忆测试关联突触功能与神经网络行为表型。

图2 探究CNTN1对突触的调控

技术路线3 探究CNTN1对神经炎症的调控

胶质细胞活化：免疫荧光检测Iba1（小胶质细胞）及星形胶质细胞标志物；

炎症因子分析：ELISA+Western Blot→量化IL-1β、TNF-α等因子及NF-κB通路活性；

病理-行为关联：结合炎症细胞浸润（免疫组化）与癫痫发作行为学，揭示CNTN1的炎症调控作用。

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图3 探究CNTN1对神经炎症的调控机制

技术路线4 CNTN1的功能干预及其对癫痫模型的影响

基因操控模型：敲除/过表达CNTN1，观察癫痫发作表型及神经元损伤；

机制反向验证：钙成像+行为学评估干预后神经元活动及神经网络功能改变；

综合结论：整合干预实验结果，明确CNTN1在癫痫中的分子-细胞-行为级联调控机制。

项目研究进度安排:

研究初期（实验准备1个月)

1.第一阶段

查阅相关文献资料了解实验小大鼠如何培养，了解需要养殖的大小鼠数量并学习癫痫大小鼠模型如何构建以及模型鼠的持续周期，学习与本实验相关的操作技术如Western blotting、Pcr、免疫组化等。查阅与CNTN1相关的资料，了解CNTN1的基础作用机制。

2.第二阶段

养殖并准备小鼠，准备实验相关试剂。如CRISPR/Cas9试剂（gRNA、Cas9蛋白，用于构建CNTN1敲除小鼠）、CNTN1及炎症因子（IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10）ELISA试剂盒等。

2.1研究中期

2.2第一阶段(2个月）

CNTN1表达与临床关联分析,完成脑组织切片免疫组化、组织芯片构建及RNA提取。运行qPCR和Western Blotting检测CNTN1 mRNA与蛋白水平。 ELISA检测血清CNTN1浓度，初步分析表达差异。

2.3第二阶段（3个月）

探究CNTN1对神经元的调控，电生理记录探究CNTN1对海马神经元兴奋性的影响。钙成像技术观察CNTN1对神经元兴奋性变化的影响免疫荧光染色将用于检测与突触可塑性相关的蛋白（如PSD-95、Synapsin）的表达变化。长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）实验，探究CNTN1对突触可塑性的调控作用。

2.4第三阶段（2个月）

探究CNTN1在神经炎症的作用机制，通过免疫荧光染色检测小胶质细胞的活化标志物的表达，评估CNTN1对神经炎症反应的影响。分析星形胶质细胞的活化状态，检测其分泌的炎症因子（如IL-1β、TNF-α）水平。利用ELISA技术定量分析CNTN1对神经炎症因子（如IL-6、IL-10）的调控作用。Western Blotting将用于检测CNTN1对NF-κB信号通路相关蛋白的影响，探讨其在神经炎症中的作用机制。免疫组化分析将对癫痫小鼠模型进行分析，观察CNTN1对神经炎症细胞浸润的影响。最后，通过行为学实验评估CNTN1介导的神经炎症对癫痫发作的影响，探讨其在癫痫病理机制中的作用。

2.5第四阶段（3个月）

CNTN1基因敲除和过表达实验，构建CNTN1基因敲除小鼠模型，观察其对癫痫发作频率和持续时间的影响。通过病毒载体将CNTN1过表达于癫痫小鼠模型中，评估其对神经元损伤程度的影响。对CNTN1功能干预后的癫痫小鼠进行行为学测试，评估其对癫痫发作的影响。对CNTN1干预后的脑组织进行病理学分析，观察神经元损伤和炎症反应的变化。电生理记录将在CNTN1功能干预后进行，评估其对神经元兴奋性和突触可塑性的影响。最后，利用钙成像技术观察CNTN1干预对神经元活动的影响，进一步探讨其在癫痫发作中的作用。

3. 研究后期（2个月左右）

实验数据整理与论文撰写，整理之前所得数据，利用GraphPadPrism、SPSS、PS等软件绘制图表，撰写论文，发表1篇论文完成结题。

已有基础:

与本项目有关的研究积累和已取得的成绩:

研究积累：单细胞测序结果显示在神经元细胞中，CNTN1在癫痫组患者脑组织中显著高表达。

已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法:

已具备的条件：老师在癫痫发生机制方面具有相关研究，可以给予项目正确有效的帮助。在研经费充足，可以满足学生基础实验中实验耗材的购置及文章发表的版面费费用，

尚缺少的条件：1.未验证CNTN1在癫痫发生发展中的生物学潜力。

2.未明确CNTN1过表达导致小胶质细胞和星形胶质细胞活化引发神经炎症，促进癫痫发生的具体机制。

3.实验周期长，经费需求高，缺乏有效的管理技术。

解决办法：1.通过免疫组化、qPCR（mRNA）、Western Blot和ELISA多层次分析CNTN1在模型小鼠内的表达；构建癫痫患者组织切片，系统比较CNTN1表达差异；分析CNTN1表达与癫痫发作频率、持续时间及临床特征的相关性，评估其生物标志物潜力。

2.免疫荧光染色检测小胶质细胞的活化标志物（如Iba1）的表达，评估CNTN1对神经炎症反应的影响。分析星形胶质细胞的活化状态，检测其分泌的炎症因子（如IL-1β、TNF-α）水平。利用ELISA技术定量分析CNTN1对神经炎症因子（如IL-6、IL-10）的调控作用。Western Blotting将用于检测CNTN1对NF-κB信号通路相关蛋白的影响，探讨其在神经炎症中的作用机制。免疫组化分析将对癫痫小鼠模型进行分析，观察CNTN1对神经炎症细胞浸润的影响。最后，通过行为学实验评估CNTN1介导的神经炎症对癫痫发作的影响，探讨其在癫痫病理机制中的作用。

3.建立有效的沟通，确保信息通畅。全方面分析技术、资源、资金等方面的风险，明确风险应急预案。

经费预算

开支科目	预算经费（元）	主要用途	阶段下达经费计划（元）
开支科目	预算经费（元）	主要用途	前半阶段	后半阶段
预算经费总额	20000.00	购买实验材料，完成数据分析，辅助实验的各个阶段完成	7500.00	12500.00
1. 业务费	10000.00	计算、分析、测试费;能源动力费;论文出版费	2500.00	7500.00
（1）计算、分析、测试费	5000.00	分析计算测得的各项数据，如癫痫小鼠电生理图分析，相关炎症因子表达量分析等	2000.00	3000.00
（2）能源动力费	1000.00	使用仪器的水电费	500.00	500.00
（3）会议、差旅费	0.00	无	0.00	0.00
（4）文献检索费	0.00	无	0.00	0.00
（5）论文出版费	4000.00	论文出版	0.00	4000.00
2. 仪器设备购置费	0.00	无	0.00	0.00
3. 实验装置试制费	0.00	无	0.00	0.00
4. 材料费	10000.00	ELISA试剂盒，构建基因表达载体，PCR使用的引物设计等	5000.00	5000.00

结束

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