超分極化活性化環状ヌクレオチドゲート4チャネルを抗痙攣薬の標的とする可能性がある

The hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated 4 channel as a potential anti-seizure drug target.

• Qays Kharouf
• A Marie Phillips
• Lauren E Bleakley
• Emma Morrisroe
• Julia Oyrer
• Linghan Jia
• Andreas Ludwig
• Liang Jin
• Joseph A Nicolazzo
• Elisabetta Cerbai
• M Novella Romanelli
• Steven Petrou
• Christopher A Reid

抄録

背景と目的:

高分極化活性化環状ヌクレオチドゲート（HCN）チャネルは、4つの遺伝子（HCN1-4）によってコードされており、脳内では異なる生物物理的特性と機能を持っている。HCN4チャネルは、強力な過分極電位でゆっくりと活性化するため、発作時に見られる興奮性の高いニューロンネットワーク活動中に活性化される可能性が高い。HCN4チャネルは、発作の全般化に関与する脳領域である視床核でも高発現している。ここでは、薬理学的および遺伝学的アプローチを用いて、抗発作戦略としてHCN4チャネルを標的とすることの有用性を評価した。

BACKGROUND AND PURPOSE: Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels are encoded by four genes (HCN1-4) with distinct biophysical properties and functions within the brain. HCN4 channels activate slowly at robust hyperpolarizing potentials, making them more likely to be engaged during hyperexcitable neuronal network activity seen during seizures. HCN4 channels are also highly expressed in thalamic nuclei, a brain region implicated in seizure generalization. Here, we assessed the utility of targeting the HCN4 channel as an anti-seizure strategy using pharmacological and genetic approaches.

実験的アプローチ:

HCN4チャネルの機能を低下させることが発作感受性および神経回路網の興奮性に与える影響を、HCN4チャネル優先ブロッカー（EC18）と条件付き脳特異的HCN4ノックアウトマウスモデルを用いて検討した。

EXPERIMENTAL APPROACH: The impact of reducing HCN4 channel function on seizure susceptibility and neuronal network excitability was studied using an HCN4 channel preferring blocker (EC18) and a conditional brain specific HCN4 knockout mouse model.

主要な結果:

EC18 (10 mg-kg ) と脳特異的 HCN4 チャンネルのノックアウトにより、発作感受性とプロコン痙攣薬を介在させた大脳皮質スパイクが減少し、他のマウスの行動への影響は最小限に抑えられた。EC18（10μM）はマウスの大脳皮質培養においてニューロンネットワークのバーストを減少させた。重要なことは、EC18は条件付きHCN4チャネルノックアウトマウスにおいて、プロコンビルス剤を介した発作に対する保護ではなく、AAV-HCN4 shRNA感染マウスの大脳皮質培養物においてもバースト行動を減少させなかったことである。

KEY RESULTS: EC18 (10 mg·kg ) and brain-specific HCN4 channel knockout reduced seizure susceptibility and proconvulsant-mediated cortical spiking recorded using electrocorticography, with minimal effects on other mouse behaviours. EC18 (10 μM) decreased neuronal network bursting in mouse cortical cultures. Importantly, EC18 was not protective against proconvulsant-mediated seizures in the conditional HCN4 channel knockout mouse and did not reduce bursting behaviour in AAV-HCN4 shRNA infected mouse cortical cultures.

結論と意義:

これらのデータは、HCN4チャネルが中枢神経系における副作用の責任が低い可能性が高い抗発作薬の薬理学的に関連した標的であることを示唆している。

CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: These data suggest the HCN4 channel as a potential pharmacologically relevant target for anti-seizure drugs that is likely to have a low side-effect liability in the CNS.

© 2020 The British Pharmacological Society.