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癫痫是一種(zhong)常见的慢性(xing)神經系統疾病，約三分之一的患者對靶(ba)向离子通道的(de)抗癫痫药物（ASMs）无反(fan)應。颞叶癫痫（TLE）是最常见的(de)耐药性(xing)癫痫類型，其发病機製與興奋性和抑製(zhi)性神經傳遞失衡密切(qie)相關。N-甲基-D-天(tian)冬氨酸受體（NMDAR）在癫痫(xian)的发病機製中扮演着關键角色，其過度激活與癫痫发(fa)作密切相關。然而(er)，直接抑製NMDAR的(de)药物往往伴随着(zhe)嚴重的副作用，因此(ci)，尋找新的治疗(liao)靶點和高效低毒的药物成為研究重(zhong)點。
2025年6月2日，中國医學科(ke)學院基礎(chu)医學研究所許琪研究員團隊在《Nature Chemical Biology》发表(biao)了題為“Pharmacological inhibition of PSPH reduces serine levels and epileptic seizures”的论文。这項研究(jiu)通過對TLE患者、小鼠/食蟹猴TLE模型、原代星形胶(jiao)質細(xi)胞等進行代谢組學、蛋(dan)白質組學、磷酸化(hua)修飾組學等多學(xue)科交叉研究，深(shen)入探討了PSPH（磷酸丝氨(an)酸磷酸酶(mei)）在癫痫(xian)中的作用機(ji)製，成功筛選出了一種具(ju)有顯著抗癫痫效果的PSPH抑製剂——Z218484536，為难治性癫痫患者带來(lai)了新的(de)曙光。
青莲(lian)百奥為该研(yan)究提供了磷酸化修飾組學、定量蛋白組學(xue)檢測及分析服務(wu)。
樣本信息
臨床樣本：TLE患者（伴或不伴海(hai)馬硬(ying)化）及(ji)无神經系(xi)統疾病的尸檢對照海馬組織；
動物模型：C57BL/6J小鼠(shu)及食蟹(xie)猴海馬注射海人酸（KA）誘导的急慢性癫(dian)痫模型；
細胞模型：原代培养的星形胶質細胞。
實驗技術
定(ding)量蛋白組(zu)學、磷酸化修飾(shi)蛋白組學、代谢組學、免(mian)疫荧光(guang)（IF）、免疫印迹（WB）、siRNA、AAV介(jie)导的基(ji)因過表達/敲除、药代動力(li)學(xue)（PK）、分(fen)子對接、高通量虚擬(ni)筛選（HTVS）
研究亮點
创新性靶點：首次发現磷(lin)酸丝氨酸磷酸酶（PSPH）是調控星形胶質細胞L-丝氨酸(suan)合成的關键酶，並證實其抑製可(ke)降低D-丝氨(an)酸水(shui)平，从而抑製癫痫(xian)发(fa)作。
高效抑製剂：成功(gong)筛選出Z218484536作為強效PSPH抑製剂，並在多種(zhong)模型中驗證了其抗癫痫效(xiao)果。
多模型驗證：在KA誘导的小鼠及食蟹猴(hou)急慢性TLE模型中均證實了Z218484536的抗癫痫效果。
安全性評估：通過药(yao)代動力學(xue)、細胞(bao)毒性實驗、動物行為測試(shi)等，證明了(le)Z218484536具有良好的安全性和耐受性。
機製解析：揭示了“丝氨酸穿梭”通路（星形胶質細胞→神經元→NMDAR激(ji)活）在(zai)癫痫中的作(zuo)用，為靶向代谢通路的(de)抗癫痫策略提供了新思路。
研究結果
一、D-丝氨酸對KA誘导的(de)急性癫痫(xian)至關重要
研究发現，與正常對照組相比，TLE患者和KA誘(you)导的TLE小鼠模型的海馬(ma)組織中D-丝氨酸和L-丝氨酸水平顯著升高。在KA誘(you)导的(de)急性癫痫模型中，通過预注(zhu)射低剂量（10μM）D-丝氨酸(suan)可以縮短癫痫发作的潜伏期並加劇癫痫症状(zhuang)，而通過D-氨基酸氧化酶（DAAO）降(jiang)解D-丝氨酸則能几乎完全抑製KA誘(you)导的急性发作；此外，7-氯(lv)犬(quan)尿氨酸（7-CKA），一種NMDA受體的甘(gan)氨酸調節位點的選擇性拮抗(kang)剂，也能预防KA誘(you)导的急性发作。这種抑製效果可能是高剂量(liang)（100μM）D-丝(si)氨酸與(yu)NMDAR谷氨酸結合位點(dian)的非(fei)特异性竞争。这些結果表明D-丝氨酸對KA誘导的急性癫痫(xian)发作至關重(zhong)要。
圖1 D-丝氨酸促(cu)進(jin)KA誘导的急性(xing)癫痫发作
二、D-丝氨酸耗竭抑(yi)製慢性癫痫发作並减(jian)轻CA2神經元(yuan)的癫痫樣放(fang)電
在KA誘(you)导的TLE小鼠模型中，通過海馬注射DAAO（可降低D-丝氨(an)酸水(shui)平）或7-CKA（可(ke)阻止其與(yu)NMDA受體結合）可顯著(zhu)抑製自发(fa)性癫痫发作，而补充D-丝氨(an)酸則无顯著影響，表明慢性癫(dian)痫状態下(xia)NMDAR可(ke)能(neng)已被内源性D-丝氨酸飽和。
研究发現，使用4-氨基吡啶（4-AP）誘导癫痫樣放(fang)電（PDS）后，DAAO和7-CKA能顯著抑製CA2區神經元的PDS，但對齒状回（DG）和下(xia)托區神經元影響有(you)限。此外，低剂量D-丝氨酸增強CA2區PDS，而高剂(ji)量則對CA2區PDS起到抑製效果。这些发現揭示了D-丝氨酸對CA2神經元的癫痫樣放電(dian)具有正向(xiang)調節作用，这可能(neng)是D-丝氨酸(suan)耗竭在海馬體中具有抗癫痫(xian)效果的神經生理機製。表明，D-丝氨酸可能通(tong)過特异性調控(kong)海馬CA2區神經元活動影(ying)響癫痫发作。
圖2 海馬D-丝氨酸耗竭抑製4-AP誘(you)导的CA2神經元PDS
三、星形胶質細胞來(lai)源的L-丝氨(an)酸(suan)調節癫痫发作
星(xing)形胶質細(xi)胞作為大脑L-丝(si)氨酸的主要來源，但在TLE模型小鼠的海馬標記星形胶質細(xi)胞中未表(biao)達丝氨酸消旋酶（SR），提示其可能仅作(zuo)為(wei)L-丝氨酸的生產者。實驗(yan)表明，星形胶質(zhi)細胞通過(guo)ASCT1/2释放L-丝(si)氨酸，經神經元ATA1/2摄取后轉(zhuan)化(hua)為D-丝(si)氨酸，最終通(tong)過Asc1释放以(yi)激活NMDARs。在癫痫模型中(zhong)，抑製L-丝氨酸轉(zhuan)運（L-4FPG）或阻断(duan)神經元D-丝氨酸释放（谷氨(an)酰(xian)胺/BMS-466442）顯著(zhu)减少癫痫发作，而外源补充(chong)L-丝氨酸可逆轉此效應(ying)。这(zhe)些結果揭示了(le)星形胶質細胞衍生的L-丝氨酸通過丝氨酸穿梭(suo)途径調控D-丝氨(an)酸水平及NMDAR活性，進(jin)而影響癫痫发作的(de)關键機製。
圖3 星形胶質細(xi)胞衍生的L-丝氨酸調節(jie)D-丝氨(an)酸(suan)水平和癫痫发作活動
四、PSPH調節L-丝(si)氨酸水平和癫痫发(fa)作
磷酸丝氨(an)酸磷酸酶(mei)（PSPH）是L-丝(si)氨酸从头合成途径中的關键調節酶(mei)。主(zhu)要研(yan)究了PSPH在星形(xing)胶質細胞(bao)L-丝氨酸合成中的核心調(diao)控作(zuo)用及其對癫痫发作的關键影響。實驗发現(xian)，PSPH（而非PHGDH或PSAT1）的敲除會顯著降(jiang)低細胞内外的L-丝氨(an)酸水(shui)平，且(qie)其在癫痫患者和模型小鼠的海馬區表達异常升高。通過遗傳操作发現，PSPH過表達(da)會增加海馬(ma)區L-丝氨酸和D-丝氨(an)酸水(shui)平，加劇KA或PTZ誘导的癫痫发作；而特异性敲(qiao)低星(xing)形胶質細胞中的PSPH則能降(jiang)低丝氨酸水平並减轻癫痫(xian)症状。这些結果(guo)證實PSPH通(tong)過調控L-丝氨(an)酸(suan)的从头合成影響NMDAR激(ji)活，是潜在的(de)抗癫痫治疗靶點。
圖4 PSPH在TLE中上調並調節細胞外L-丝氨酸和D-丝氨酸以及癫(dian)痫发作
五、PSPH抑製剂Z218484536的(de)鉴(jian)定與安全性評价
通過高通量虚擬筛選（HTVS）及體(ti)外(wai)酶活性實驗，从200多萬種化合(he)物中筛選出新型(xing)小分子PSPH抑製剂Z218484536，该(gai)化合物能特异性結合PSPH（Kd=0.23μM）並竞争性抑製其(qi)催化活性（IC50≈0.4μM），有效阻断星形胶質細胞中L-丝氨酸的合成。在癫痫模型中(zhong)，Z218484536（4mg/kg）表現出顯著抗癫痫效果：可延迟PTZ誘(you)导的急性发作、减轻发作程度，並在慢性(xing)TLE模型中(zhong)剂量依(yi)赖性降低海馬區L/D-丝氨(an)酸水(shui)平。
药代動力學研究发現(xian)，该化合物具有(you)良好血浆暴露量（1088h·ng/mL）、半衰期(qi)（2.7h）和血脑屏障穿透力（脑/血浆比(bi)0.33）。通(tong)過CCK-8實驗和(he)急性毒性實驗的安全性評价表明，该化合物无細胞毒性，半数致死量（LD50=596mg/kg）较高，且不影響實驗動物(wu)的運動功能和(he)情绪状態。这些数據表明Z218484536具有良好的药代動力學特征(zheng)和(he)安全性，為其作(zuo)為(wei)抗癫痫候選药物提供了重要支持。
圖5 通過(guo)虚擬筛選和實驗驗證(zheng)確定了新的PSPH抑製剂
六、Z218484536在TLE小鼠/食蟹猴模型中具有抗癫痫效果
在KA誘导的慢(man)性TLE小鼠模型中，Z218484536能够顯著减少(shao)自发性癫痫发作的頻率，且长期使用(yong)不引起體重(zhong)下降或肝肾损伤。此外，Z218484536在小鼠(shu)體内(nei)具有良好的药代動力學特性，能(neng)够穿透血脑屏(ping)障，並在脑組織中達到有效浓度(du)。在非人(ren)灵长類動物(wu)食蟹猴TLE模型中，Z218484536同樣表現出顯著的抗癫痫效果，长期治疗（2mg/kg/日）可顯著降低癫痫樣放電頻率(lv)達80%，且1小(xiao)時后血(xue)药浓度達治疗水平（254.8ng/mL）。这(zhe)些結果證明Z218484536通過靶向PSPH調控丝氨酸代谢(xie)，在不同物種中(zhong)均能有效抑製癫痫活(huo)動，凸顯其作為新(xin)型抗癫(dian)痫药物的轉化价值。
圖6 Z218484536在KA小鼠慢性TLE模(mo)型中具有抗(kang)癲痫作用
研究結论
该研究揭示了D-丝氨酸及其前體L-丝(si)氨酸在(zai)TLE中的關键作用(yong)，並通過遗傳和药理學手段證明了降(jiang)低星形胶(jiao)質細胞來源的L-丝氨(an)酸(suan)水平可以发挥抗癫痫效果。
PSPH作為L-丝氨酸合成的關键調節酶，被證實是一個(ge)極具潜力的抗癫(dian)痫治疗靶點。
Z218484536作為一種(zhong)新型的PSPH抑製剂，在小鼠和食蟹猴模型中均顯示出(chu)良好的抗癫痫效果和(he)安全性，為TLE的治疗提供(gong)了一個極具前(qian)景的候選药物。
參考文献
[1] Sha L, Wang Y, Meng P, et al. Pharmacological inhibition of PSPH reduces serine levels and epileptic seizures. Nat Chem Biol. 2025 Jun 2. doi: 10.1038/s41589-025-01920-5.
青莲百奥合作文章
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