実験的てんかんにおけるP2Y受容体の抗てんかん作用からプロてんかん作用への文脈特異的な切り替え

Context-Specific Switch from Anti- to Pro-epileptogenic Function of the P2Y Receptor in Experimental Epilepsy.

• Mariana Alves
• Laura De Diego Garcia
• Giorgia Conte
• Eva M Jimenez-Mateos
• Beatrice D'Orsi
• Amaya Sanz-Rodriguez
• Jochen H M Prehn
• David C Henshall
• Tobias Engel

抄録

細胞外ATPは、組織の損傷への炎症反応を活性化します。また、独立した受容体システムに作用することにより、脳内の持続的なネットワーク興奮性を確立することに関与している。即効性のあるP2Xチャネルは神経炎症を促進し、興奮性を高める役割が確立されているのに対し、即効性のないメタボトロピックなP2Y受容体はあまり注目されていませんでした。発作やてんかんにおけるP2Y受容体の機能に関する最近の研究では、相反する結果が得られており、発作の病態におけるP2Y受容体の役割は文脈に非常に敏感である可能性が示唆されている。ここでは、雄性マウスを用いて、メタボトロピックなP2Y受容体が、てんかん状態の誘発に関連した活性化の時期に依存して、プロけいれん反応または抗けいれん反応を媒介することを実証した。P2Y欠乏症またはP2Y拮抗薬（MRS2500）を化学けいれん薬の前に投与すると、てんかん活動が悪化するのに対し、この時点で投与されたP2Yアゴニスト（MRS2365）は抗けいれん性である。しかし、てんかん状態の発症後にこれらの薬剤を投与すると、発作の重症度に対する効果は逆になり、拮抗薬は抗けいれん性に、アゴニストはプロコンブレス性になった。この結果は、2つの異なる状態てんかんモデルのマウス（扁桃内カイニン酸およびピロカルピン腹腔内投与）で一貫していた。てんかん状態の間に薬理学的にP2Yを遮断すると、マウスでは、関連する脳損傷が減少し、てんかんの発症が遅延し、てんかん状態の間に適用されると、自然発作が抑制される。我々のデータは、P2Yがてんかん発作の病態に特異的な役割を果たしていることを示しており、てんかん発作後やてんかん発作中にP2Yをブロックすることで強力な抗痙攣効果が得られることを示しています。本研究は、急性発作やてんかんにおけるメタボトロピックなプリンリン作動性P2Y受容体の寄与を完全に明らかにした初めての研究である。この知見は、P2Yを標的とすることで、薬剤難治性の状態てんかんやてんかんに対する新たな治療戦略の可能性を示唆している。我々のデータは、発作時のP2Yの活性化が、生理的背景に応じてプロけいれんから抗けいれんへと変化するという文脈特異的な役割を果たしていることを示している。このように、我々の研究は、P2Yの標的化が潜在的な治療戦略として提案されている異なる脳疾患の研究間で得られた一見矛盾した結果を説明する可能性を提供するものであり、薬理学的介入のタイミングが、受容体が発作の発生とてんかんの発症にどのように寄与しているかを理解する上で非常に重要であることを明らかにした。

Extracellular ATP activates inflammatory responses to tissue injury. It is also implicated in establishing lasting network hyperexcitability in the brain by acting upon independent receptor systems. Whereas the fast-acting P2X channels have well-established roles driving neuroinflammation and increasing hyperexcitability, the slower-acting metabotropic P2Y receptors have received much less attention. Recent studies of P2Y receptor function in seizures and epilepsy have produced contradictory results, suggesting that the role of this receptor during seizure pathology may be highly sensitive to context. Here, by using male mice, we demonstrate that the metabotropic P2Y receptor mediates either proconvulsive or anticonvulsive responses, dependent on the time point of activation in relation to the induction of status epilepticus. P2Y deficiency or a P2Y antagonist (MRS2500) administered before a chemoconvulsant, exacerbates epileptiform activity, whereas a P2Y agonist (MRS2365) administered at this time point is anticonvulsant. When these drugs are administered after the onset of status epilepticus, however, their effect on seizure severity is reversed, with the antagonist now anticonvulsant and the agonist proconvulsant. This result was consistent across two different mouse models of status epilepticus (intra-amygdala kainic acid and intraperitoneal pilocarpine). Pharmacologic P2Y blockade during status epilepticus reduces also associated brain damage, delays the development of epilepsy and, when applied during epilepsy, suppresses spontaneous seizures, in mice. Our data show a context-specific role for P2Y during seizure pathology and demonstrate that blocking P2Y after status epilepticus and during epilepsy has potent anticonvulsive effects, suggesting that P2Y may be a novel candidate for the treatment of drug-refractory status epilepticus and epilepsy. This is the first study to fully characterize the contribution of a metabotropic purinergic P2Y receptor during acute seizures and epilepsy. The findings suggest that targeting P2Y may offer a potential novel treatment strategy for drug-refractory status epilepticus and epilepsy. Our data demonstrate a context-specific role of P2Y activation during seizures, switching from a proconvulsive to an anticonvulsive role depending on physiopathological context. Thus, our study provides a possible explanation for seemingly conflicting results obtained between studies of different brain diseases where P2Y targeting has been proposed as a potential treatment strategy and highlights that the timing of pharmacological interventions is of critical importance to the understanding of how receptors contribute to the generation of seizures and the development of epilepsy.

Copyright © 2019 the authors.