癫痫是一种常见的神经系统疾病，特征是反复发作的癫痫发作，严重影响患者的生活质量。尽管已有多种抗癫痫药物（ASMs）用于临床治疗，但对于由特定基因突变引起的癫痫类型，这些药物的疗效往往有限。KCNT1基因编码一种钠激活的钾通道（Slack通道），该通道在调节神经元兴奋性和维持神经活动中的作用至关重要。KCNT1突变可以导致通道功能的增益（Gain-of-function, GOF），引起多种形式的癫痫，如婴儿癫痫综合症（EIMFS）和夜间额叶癫痫（ADNFLE）。这些癫痫类型通常对传统的抗癫痫药物反应不佳，迫切需要新的治疗策略。
在以往的研究中，虽然Quinidine被认为是一种潜在的针对KCNT1突变的精确治疗药物，但其临床效果并不一致。这可能是由于Quinidine血脑屏障（BBB）通透性低以及其潜在的严重副作用，如QT间期延长和心律失常等。因此，寻找新的高效且副作用较少的治疗药物成为研究的热点。
北京大学药学院黄卓课题组和北京大学人民医院姜玉武课题组合作发现，卡维地洛Carvedilol，一种已被FDA批准用于治疗心血管疾病的β-受体阻滞剂和钾通道抑制剂能有效抑制由KCNT1突变引起的神经元过度兴奋，并展示其作为抗癫痫药物的潜力，并于2024年10月在British Journal of Pharmacology杂志发表文章《Carvedilol inhibits neuronal hyperexcitability caused by epilepsy-associated KCNT1 mutations》。
图1：患者的临床信息和遗传分析
首先，根据临床的测序数据，作者发现了KCNT1的一个de novo突变M267T，且突变位点M267在多个物种中高度保守。EEG记录可见患者的癫痫发作，MRI显示患者脑沟增宽和脑回萎缩，表明轻度脑萎缩。
图2 M267T突变导致通道功能增强
作者之后利用在非洲爪蟾卵母细胞中表达WT和M267T的KCNT1并进行双电极电压钳记录。结果发现M267T通道产生的电流幅度显著大于WT通道，M267T通道激活速度快于WT通道。M267T通道的单通道开放概率也显著高于WT通道。但是表面生物素酰化的WB实验显示WT和M267T Slack通道的膜表达水平无显著差异。这说明是M267T突变的KCNT1通道本身特性发生了改变。
图3 抗癫痫药物对M267T Slack电流的影响
之后作者验证了多种抗癫痫药物对WT和M267T突变的KCNT1电流的影响，结果显示奎尼丁显著抑制WT和M267T电流，而其他药物无显著作用。该结果验证了奎尼丁在体外实验中对M267T通道的有效抑制作用，支持了奎尼丁作为潜在治疗药物的应用，同时提示需要寻找更有效的替代药物。
图4 FDA批准的药物对M267T Slack电流的抑制
之后作者又验证了多种FDA批准的药物对KCNT1的WT及M267T的抑制效果，结果发现卡维地洛能够很好的抑制WT和M267T的Slack电流，且其IC50在各种药物中最低，说明其效果最强，该结果筛选出Carvedilol作为有效的Slack通道抑制剂。
图5 Carvedilol对不同Slack突变的抑制作用
之后作者也探究了卡维地洛对于其他KCNT1突变的影响，例如G288S和R428Q，结果发现卡维地洛对于这些临床常见的KCNT1突变的电流均有显著的抑制效果，说明了卡维地洛抑制Slack电流的广谱性。之后作者也对卡维地洛和奎尼丁对M267T突变电流抑制的IC50进行了测定，结果发现卡维地洛的IC50远远低于奎尼丁，证明了其更好的抑制效果。同时作者也发现卡维地洛能很好地抑制KCNT1通道的开放概率。
图6 M267T Slack通道增加CA1锥体神经元的兴奋性
之前的工作都是在过表达体系中进行的电生理的测定，那么在脑片层面的记录结果如何？作者首先利用胚胎电转对小鼠表达M267T的神经元，并利用脑片的全细胞电流钳记录发现，M267T突变的椎体神经元的兴奋性增加，也显著改变了mAHP和sAHP（超级化后电位）的特性。
图7 Carvedilol抑制携带M267T Slack通道的CA1神经元的过度兴奋
而卡维地洛能够显著降低携带了M267T突变的CA1椎体神经元的兴奋性，具体体现在其能够降低动作电位的频率和幅值，升高动作电位的阈值，以及改变神经元超级化后电位的性质等，该结果反应了卡维地洛可能具有潜在的神经保护功能。
图8 Carvedilol抑制卡因酸造模的WT和SlackG269S小鼠的癫痫易感性
上述实验说明了卡维地洛对神经兴奋性的抑制作用，那么卡维地洛能否改善癫痫的症状呢？首先作者采用WT小鼠通过卡因酸诱导癫痫模型，结果发现卡维地洛显著延缓了癫痫进程并降低了癫痫严重程度。之后作者采用KCNT1基因突变的癫痫模型SlackG269S的小鼠，结果发现，卡维地洛也能很好地改善该小鼠的癫痫症状。该结果验证了卡维地洛在体内模型中的抗癫痫效果，为Carvedilol作为癫痫治疗药物的临床应用提供了重要依据。
本研究发现卡维地洛能有效抑制由KCNT1 M267T突变引起的神经元过度兴奋和癫痫发作。通过体外和体内实验，作者验证了卡维地洛在降低Slack通道开放概率，宏观电流，CA1椎体神经元兴奋性等方面的显著作用。相比传统抗癫痫药物，Carvedilol展示了更强的抑制效果。这一发现为卡维地洛重新定位为抗癫痫药物提供了有力的理论和实验支持。未来研究应进一步评估其在不同癫痫模型和临床应用中的广泛有效性，探索其联合用药的潜力。
找实验方法，上脑声常谈