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大脑皮质发育障碍（Malformations of cortical development,MCD）是一类以中枢神经系统发育异常为主要特征的疾病。皮质发育障碍包括多种发育畸形,如局灶性皮质发育不良（Focal cortical dysplasia,FCD）和结节性硬化（Tuberous sclerosis complex,TSC）等,常伴有严重的癫痫发作,且其中多数为药物难治性癫痫。研究表明MCD为高达80%的儿童药物难治性癫痫发作的基础,因此MCD已成为儿童难治性癫痫最重要的病因。而对于MCD致痫机制的研究就具有重要意义。大脑皮层的发育过程包括一系列复杂的精准调控步骤,从而产生新皮质的板层状结构,其中神经元的迁移是这一过程中的关键部分,而MCD已被公认为是“神经元迁移障碍”疾病。另有研究表明,在大脑皮层发育过程中,成纤维细胞生长因子13（Fibroblast growth factor,FGF13）调控了神经元的极化和迁移,钠离子通道与癫痫的发生发展关系紧密,而FGF13与电压门控性钠离子通道能相互作用。于是我们推测FGF13可在MCD的致痫性中发挥一定作用。本课题拟利用MCD临床手术标本和建立MCD动物模型为研究对象,研究FGF13在MCDs致痫灶中的表达及定位,分析FGF13蛋白表达水平与MCDs患者临床特征间的相关性,明确FGF13在MCDs致痫机制中的作用。阐明以上几个问题将有助于进一步了解MCDs的致痫机制,为研究MCD所致难治性癫痫的机制及治疗提供新的实验依据和靶点方向。主要涉及的实验方法:人体临床标本实验部分:我们收集MCDs（FCD和TSC两大主要亚型）的临床手术标本以及正常对照皮层（CTX）,通过实时定量荧光PCR和Western blot检测各组织标本中FGF13的mRNA和蛋白水平的表达情况,通过免疫组化和免疫荧光双标记检测FGF13在组织标本中的表达及细胞定位情况,通过数据分析研究组织标本中FGF13的蛋白表达量与患者各临床特征间的相关性,以此来探究FGF13在MCD所致的难治性癫痫中所起的作用。动物模型实验部分:我们采取大鼠孕鼠X线照射、皮层局部液氮冰冻损伤的方法分别构建MCD大鼠辐照模型和MCD大鼠冻损模型,以及通过皮层局部注射AAV病毒载体过表达FGF13,收集各模型组及对照组皮层和病灶组织,通过Western blot检测FGF13的蛋白水平表达情况,通过免疫组化研究FGF13的表达及定位情况,通过腹腔注射青霉素钠诱导各组大鼠癫痫发作并记录大鼠行为学及脑电情况,以此来研究FGF13在MCD各模型中的表达情况及在癫痫发生过程中所起的作用。主要的研究结果:一、FGF13在FCDs皮层致痫灶中的表达与分布1.在mRNA和蛋白水平,正常皮层（CTX）中FGF13呈弱表达或无法探及的表达,而在FCDs病灶皮层中FGF13表达显著上调,且FGF13蛋白表达水平与患者术前癫痫发作的频率呈正相关。2.免疫组化和免疫荧光研究发现,FGF13特征性地高表达于FCDs中的各类异构神经元中（包括由不成熟神经元组成的微小柱结构、异型神经元和气球样细胞等）,主要在胞浆中表达,胞核也有表达。这种特殊的表达及分布模式提示FGF13在FCDs病灶皮层的致痫性中起了作用。二、FGF13在TSC皮质结节中的表达与分布1.对TSC手术切除的标本进行实时定量荧光PCR和Western blot检测,证实了FGF13在TSC皮质结节中mRNA和蛋白水平表达显著上调,且FGF13的蛋白表达水平与患者癫痫发作的频率呈正相关。2.免疫组化和免疫荧光双标的结果发现,FGF13主要高表达于皮质结节中的异型神经元（DNs）和巨细胞（GCs）中。三、FGF13在MCD动物模型中的作用1.建立MCD大鼠辐照模型,在病灶皮层组织匀浆中,通过Western blot检测结果提示:FGF13表达较正常对照皮层显著上调;免疫组化实验结果提示:FGF13主要高表达于异构神经元（包括散在的气球样细胞）上。建立MCD大鼠冻损模型,将微脑回区域组织匀浆,Western blot检测提示:FGF13表达较对照组明显上调;免疫组化实验结果提示:FGF13高表达于微脑回区域的神经元（包括少量的异型神经元）上。2.我们通过大鼠皮层局部注射AAV病毒载体成功过表达FGF13,通过经腹腔注射青霉素钠诱导大鼠癫痫发作,对大鼠行为学及脑电监测结果分析提示:局部过表达FGF13的大鼠在癫痫发作潜伏期、癫痫发作频率上都与MCD辐照模型组和MCD冻损模型组有着相似的表现,而与正常对照组比较,则具有更短的发作潜伏期和更高的发作频率。结论:1.FGF13在MCDs患者致痫灶中表达显著上调,且特征性地高表达在异构神经元上;且FGF13的蛋白表达水平与患者术前癫痫发作的频率呈正相关;2.FGF13在MCDs动物模型病灶皮层中表达显著上调,且特征性的分布与异构神经元和微脑回相关;3.皮层局部注射AAV病毒过表达FGF13的大鼠予青霉素钠诱导癫痫发作,发作潜伏期显著缩短,发作频率显著增加;潜伏期及发作频率与MCDs辐照和冻损模型相似;4.FGF13在MCD导致的难治性癫痫的癫痫发生发展中可能起了重要作用。