不同部位誘發癲癇動物模型對比研究

杜 鵬，木依提，欒新平，賈宏宇，苑 楊，徐敬軒，張晶晶

不同部位誘發癲癇動物模型對比研究

杜 鵬，木依提，欒新平，賈宏宇，苑 楊，徐敬軒，張晶晶

目的 探討鐵離子不同部位誘發外傷性癲癇動物模型的穩定性和可靠性。方法 健康成年雄性大鼠50只，隨機分為5組:SDA、SDB、SDC、SDD、SDE，各10只，其中SDA、SDB為對照組;SDC、SDD、SDE為癲癇模型組，采用不同方法制備癲癇模型，點燃成功后，收集行為表現、腦電圖、組織病理等3方面資料，行統計學分析。結果 研究結果顯示SDC、SDD、SDE均能點燃癲癇動物模型，其中SDD點燃動物模型出現早，持續時間短，不適合作為人類癲癇基礎研究;組織病理方面，SDA和SDB比較P＞0.05，差異無統計學意義，排除實驗干擾導致海馬CA1神經元細胞丟失;SDC、SDD、SDE均能使CA1區錐體細胞數減少，與對照組相比P＜0.01，差異有統計學意義;對側相比P＜0.01，差異有統計學意義;3組同側之間比較P＞0.05，差異無統計學意義。結論 額葉皮層運動區注射鐵離子操作簡單、成功率高、可靠性好，相比于其他兩種，更為適合外傷性癲癇基礎研究和藥物研究。

鐵離子;外傷性癲癇;動物模型

外傷性腦損傷后紅細胞外滲、溶解和含鐵血黃素沉積于神經組織內，引起一系列的病理變化，導致癲癇發作，是外傷性癲癇(posttraumatic epilepsy，PTE)產生基礎。目前外傷性癲癇(PTE)包括液壓打擊模型、自由落體模型、鐵模型、皮層底切模型、控制性皮層撞擊模型［1］。鐵離子在癲癇形成中所起作用已得到了絕大多數臨床醫師的肯定。為此我們采取鐵離子不同方法制備癲癇動物模型，以探討鐵離子誘導PTE實驗動物模型的穩定性和可靠性。

1 資料與方法

1.1 實驗動物及分組 健康成年雄性SD (Sprague Dawley)大鼠(由新疆醫科大學實驗動物中心提供)50只，體重180～220g，動物模型隨機分為5組:正常對照組(SDA)、假手術對照組(SDB)、鐵離子皮層注射致癲癇組(SDC)、鐵離子導入組(SDD)、鐵離子杏仁體注射組(SDE)各10只，共計50只動物。

1.2 癲癇模型制作 實驗動物以10%水合氯醛(350m/g)腹腔麻醉，固定于立體定向架上，根據注射部位確定鉆顱部位。鉆開顱骨，根據包新民［2］等大鼠腦立體定位圖譜，微量進樣器緩慢進針至靶點(大鼠右額葉皮質坐標為:前囟前2.0mm、中線旁3.0mm、硬膜下2.0mm;杏仁核坐標為:前囟后2.8 mm、中線旁4.8mm、硬膜下8.0～8.5mm)。SDB組在右額葉皮質坐標區、杏仁核坐標區注人等量的生理鹽水;SDC組為右額葉皮質內注射FeCl2(0.1mol/ L)10μl;SDD組方法為在右額葉皮層坐標區鉆孔，星狀切開硬腦膜。將尖端塞有棉花(防止細管內的FeCl3溶液溢出過快)的導入管尖端與軟腦膜輕接觸，細管內注有濃度為100mmol/L、pH值為1.5的FeCl3溶液。將一輸出電流為100μA的電源的正、負極各連一針灸針。正極的針灸針插入細管內的FeCl3溶液中，負極的針灸針插入大鼠右前肢皮下，通電10min;SDE組方法為在杏仁核坐標區注入Fe－CI2(0.1mol/L)1μl。

1.3 行為學觀察 按照Racinel經典的癲癇發作行為評分標準進行癲癇行為的觀察和記錄［3］:無任何癲癇發作行為記0分;凝視發作記1分;出現規律性點頭或濕狗樣抖動，伴有或不伴有面部抽動記2分;出現一側前肢震顫記3分;站立、雙前肢震顫及持續性點頭記4分;雙前肢震顫加重，失去平衡跌倒而出現全身性強直一陣攣性發作記5分;發作衰竭導致死亡記6分。各組大鼠給予視頻錄像監測，連續觀測30d。

1.4 腦電圖描記 于右額及右枕各鉆一孔安裝不銹鋼電極，參考電極放置右耳，連接于POWERLAB生理記錄儀。模型制備前、后60min分別記錄動物的腦電變化。每組大鼠接受處理前后各描記腦電圖1h，首先連續記錄15min，然后每隔5min記錄10min，1h內完成。腦電圖資料用POWERLAB隨機軟件計算出癇樣放電潛伏期、頻率和波幅。根據Racine分級［3］，4級以上發作，腦電圖在尖波或棘波的基礎上出現陣發性或持續性異常放電為模型成功，以成功率表示。成功率的計算公式:(每組模型成功大鼠數/每組人選制模大鼠數)×100%。

1.5 組織學觀察(HE染色、鐵的染色及Nissl染色)FeCl2注射30d后腹腔麻醉，經左心室一升主動脈插管灌注生理鹽水150ml、含4%多聚甲醛的0.1mol/PB(pH7.4，4℃)300ml取出大腦，常規脫水、透明、石蠟包埋。額葉(注射點層面)及海馬層面連續冠狀切片(厚3μm，每隔10片取2片)。行HE染色、鐵的染色及Nissl染色。光鏡(40×10倍)下雙盲法連續計數2個視野雙側CA1區錐體細胞和齒狀回(DG)細胞。

1.6 統計學方法 用SPSS16.0進行t檢驗，各組之間大鼠行為學評分、各組之間及兩側海馬CA3區錐體細胞數兩兩比較用LSD檢驗，各組成功率兩兩比較用χ2檢驗，取α=0.05。

2 結果

2.1 行為表現差異 各組的Racinel癲癇發作行為評分比較顯示:第一天，SDD組與其他各組比較差異有統計學意義(P＜0.01)。其中，SDD組與SDA組、SDB組差異有統計學意義，說明SDD組可以誘發癲癇，與SDC組、SDE組比較，差異有統計學意義，說明SDD組誘發癲癇行為表現更為典型。SDC組、SDE組與SDA組比較，差異有統計學意義，說明均能點燃癲癇動物模型。第15天和第30天，SDD組與SDA組、SDB組、SDC組、SDE組差異有統計學意義，說明隨時間推移，癲癇行為逐漸消失，說明維持時間不長，SDA組、SDB組與SDC組、SDE組比較顯示SDC組、SDE組誘發癲癇行為隨時間推移，行為表現越來越典型(見表1)。由此得出，SDD組不穩定，而SDC組、SDE組更趨向穩定。SDC組與SDE組在第1天、第15天、第30天對比，差異無統計學意義。

2.2 腦電圖和病理結果差異比較 SDA組、SDB組腦電圖表現為正常腦電圖，而SDC組、SDD組與SDE組腦電圖監測異常率分別為92%、95%、93%。說明，有行為學異常表現時腦電圖上均有表現，結合行為學和腦電圖更加證明癲癇模型誘發成功。SDA組與SDB組對比，差異無統計學意義(P＞0.05)，而SDC組、SDD組、SDE組兩側對比，以及同側與SDA組、SDB組同側對比顯示CA1區錐體細胞數明顯減少，差異有統計學意義(P＜0.05)(見表2)。

表1 各組動物模型1d、15d、30d Racinel癲癇發作行為評分比較

表2 各組兩側CA1區錐體細胞數變化

3 討論

一個較理想的癲癇模型應具有和人類癲癇相似的發生、發展過程。至少應具備以下特征［4］:(1)具有諸如神經細胞丟失、膠質細胞增生、軸突絲狀芽生和突觸重建等與人類癲癇相似的病理學基礎;(2)在初始刺激與自發性癲癇發作之間有較為固定的潛伏期(數天至數周);(3)模型在一定時間內保持大腦神經元興奮性持續增高。本試驗通過建立動物模型，從行為、腦電圖、組織病理3方面探討鐵離子不同方法誘發的癲癇動物模型不同點。目的在于便于尋找一種最為接近人類的癲癇動物模型。

實驗研究表明，結合行為和腦電圖兩方面發現鐵離子皮層注射、鐵離子導入蛛網膜下腔、鐵離子杏仁體注射均能導致癲癇發生，均能點燃癲癇動物模型，鐵離子導入蛛網膜下腔導致的動物模型產生的癥狀主要位于第一天，隨后逐漸恢復正常。而人類癲癇存在初始刺激與自發性癲癇發作之間有較為固定的潛伏期(數天至數周)，故鐵離子導入蛛網膜下腔動物模型與其他兩種相比，不適合作為人類難治性癲癇的藥物、發病機制研究。但早期誘發出強烈癲癇，成功率高(95%)模擬人類蛛網膜下腔出血所產生的癲癇，故有利于蛛網膜下腔出血所致癲癇的研究。運動皮層、杏仁體注射誘發癲癇動物模型，從行為表現方面、腦電圖無差異，但杏仁體注射動物模型制備和額葉運動皮層比較，相對要困難，故額葉皮層注射鐵離子更適合人類癲癇及難治性癲癇發病機制、藥物治療等基礎研究。文獻上，已應用杏仁體注射鐵離子的方法建立PTE動物模型進行有關的基礎研究，但臨床上額葉皮層的損傷遠比單純杏仁體損傷常見。額葉皮層注射容易定位，易于推廣，更符合臨床上顱腦創傷的特點，是局灶性外傷性癲癇的較為理想的模型制作方法。

顳葉癲癇術中切除病灶和癲癇灶腦組織發現人類癲癇病理最常見的病理學改變為局部神經元細胞變性、丟失，尤其以CA1區錐體細胞喪失最為嚴重，以及膠質細胞增生甚至膠質化結節形成［5］。此實驗研究最后將實驗動物處死海馬CA1區制備病理切片發現:SDA組與SDB組對比說明排除實驗干擾導致海馬CA1神經元細胞丟失，同時，SDC組、SDD組、SDE組兩側對比，以及同側與SDA組、SDB組同側對比說明鐵離子皮層注射、鐵離子導入蛛網膜下腔、鐵離子杏仁體注射誘導癲癇后同側CA1區錐體細胞減少，對側不受影響。說明一側有明確癲癇致癇灶，其病理異常不會影響到對側。若將異常癲癇致癇灶切除可治愈癲癇，為顳葉癲癇手術效果佳提供了理論依據，這與文獻報道相符［6，7］。

以往研究發現，外傷性腦損害(Traumatic brain damage，TBD)后紅細胞外滲、溶解和含鐵血黃素沉積于神經纖維網內，與癲癇發生有直接聯系，是人類外傷后的顯著特征。此外只要皮質組織內存在血液，就易引起癲癇的發生。動物實驗也提示，鐵具有致癲癇作用，這種致癇作用與其氧化還原特性有關。由此表明，以鐵離子致癲癇動物模型將更接近腦出血臨床過程［8～10］，這與此項研究相符。

4 結論

鐵模型優點有:(1)接近人類腦外傷后出血的臨床與病理改變;(2)成功率高，穩定可靠;(3)潛伏期短，便于觀察和干預性研究。其中額葉皮層運動區注射鐵離子相比于鐵離子導入蛛網膜下腔、鐵離子杏仁體注射更為適合癲癇基礎研究和藥物研究。

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Comparative Study of epileptic animal models induced by different site

DU Peng，MU Yi－ti，LUAN Xin－ping，et al.(Department of Neurosurgery，The Second Affiliated Hospital，Xinjiang Medical University，Urumqi830063，China)

ObjectiveTo explore the different position induced posttraumatic epilepsy animal model stability and reliability.Method50 healthy adult male rats were randomly divided into 5 groups:SDA，SDB，SDC，SDD，SDE，10，SDA，SDB as the control group，SDC，SDD，SDE as epileptic model group，were prepared by different methods after successful epilepsy model was lighted respectively.Behavior，electroencephalogram，and histopathological observation of three aspects，data collection，statistical analysis were performed.ResultsThe study indicates that the SDC，SDD，SDE kindled epilepsy animal model.SDD lighted animal model appeared early，short duration，was not suitable as a human epilepsy foundation research;The difference of tissue pathology，SDA and SDB comparison was not statistically significantP＞0.05，exclusion experiment interference resulting in hippocampal CA1neurons cell loss;SDC，SDD，SDE decreased the CA1pyramidal cell number，compared with the control groupP＜0.01，the differences was significant compared with the contralateral，P＜0.01，the comparison of the three groups of ipsilateral has no significance.ConclusionPrefrontal cortex motor area injection of iron ion has the advantages of simple operation，high success rate，good reliability，compared to the other two，is more suitable for traumatic epilepsy in basic research and drug research.

Iron ion;Traumatic epilepsy;Animal model

R742.1

A

1003－2754(2013)06－0542－03

2013－04－14;

2013－05－30

新疆醫科大學創新基金(XJC201143)

(新疆醫科大學第二附屬醫院神經外科，新疆 烏魯木齊830063)

木依提，E－mail:13699994376@163.com