在顳葉癲癇大鼠模型中海馬組織中即早基因c-f o s的表達

邢英瀛 陳文武

1.河南大學醫學院，河南開封 475001；2.河南大學第一附屬醫院，河南開封 475000

在顳葉癲癇大鼠模型中海馬組織中即早基因c-f o s的表達

邢英瀛1陳文武2

1.河南大學醫學院，河南開封 475001；2.河南大學第一附屬醫院，河南開封 475000

該文主要綜述現公認的顳葉癲癇模型（氯化鋰-匹羅卡品大鼠模型），圍繞選擇該模型的依據進行分析，對該模型中大鼠的海馬及腦脊液組織中即早基因的表達的研究分別分析，對顳葉癲癇的發病機制的探討，以期指導癲癇的臨床治療。

顳葉癲癇；海馬；即早基因

據國際抗癲癇聯盟統計，癲癇的患病率高達 23～190人/10萬，已成為最常見的神經科疾病之一[1]。盡管隨著抗癲癇藥物不斷更新，治療方案不斷規范，但仍有約30%的患者接受抗癲癇治療后癇性發作仍不能得到有效控制。局灶性癲癇中顳葉癲癇最為常見,近五年研究顯示，在新發的癲癇患者中，1/4～1/3左右為顳葉癲癇[2]。研究氯化鋰-匹羅卡品大鼠模型所致的癲癇持續狀態所致的顳葉癲癇模型中即早基因的表達以期研究顳葉癲癇的發病機制，其研究現狀與進展如下。

1 氯化鋰-匹羅卡品致顳葉癲癇大鼠模型的建立

早在1983年Honchar等研究人員在 Science雜志上第一次發表了匹羅卡品大鼠模型，此模型可致癇鼠誘導自發性癇性發作，損傷海馬結構中易損區，該鼠致癇模型被公認為是和人類的顳葉癲癇有著相近的特征。該模型讓匹羅卡品不良反應作用所導致的高死亡率得到下降,也提高了癲癇持續狀態誘發率，是目前國外較普便使用的一種癲癇模型[3]。蘇曼[4]等實驗驗證鋰-匹羅卡品顳葉癲癇模型建模成功后按照Racine分級和人類的顳葉癲癇具有相近行為學方面的特點，誘發快，發作時容易辨別，具有明確的分期，機體死亡率較低、致癇率較高、操作簡單可控而且不會破壞正常的人腦組織結構，是一種較好研究人類癲癇病理學、神經學等多科學的方法。

2 致顳葉癲癇大鼠模型的腦電圖

在神經電生理領域，研究致顳葉癲癇大鼠模型急性期記錄到致癲癇組SD大鼠在海馬區爆發長程中出現的棘活動、尖活動及不規則的尖慢復合活動，較背景腦電活動明顯突出，與人類癲癇全性發作時腦電圖改變一致[4]。

3 致顳葉癲癇大鼠模型的病理學表現

人類癲癇的腦部病理學改變表現為海馬萎縮、硬化，包括膠質增生和神經元減少，以CA1區和齒狀回區域最為明顯[5]。顳葉癲癇大鼠模型的病理學表現，鋰-匹羅卡品致癇模型在出現急性癲癇持續狀態（status epilepticus，SE）后經過靜止期致癇動物出現慢性自發性發作其病理改變相似于人類顳葉癲癇。海馬苔鮮纖維出芽和突觸重組是癲癇發生過程中最主要的病理學改變現象[6]，這一觀點已被研究者普遍接受。

大鼠慢性自發癲癇形成期海馬切片進行尼氏染色也可觀察到神經元排列混亂，且部分神經元壞死，CA1區錐體細胞層中斷，海馬區CA1、CA3、CA4區錐體神經元凋亡、星形膠質細胞在調亡嚴重的區域增生、齒狀回顆粒細胞增生、苔狀纖維出芽，伸入齒狀回顆粒細胞層等區域形成異常的突觸聯系等。這些病理變化導致海馬內異常放電環路的形成、興奮性神經元活動性增強、抑制性神經元活動性減弱，從而海馬區神經元同步、自發放電形成癲癇發作[7]。通過技術進步開展對癲癇手術切除的標本研究發現慢性癲癇患者腦組織里的小膠質細胞和星狀膠質細胞出現大量增生情況，說明了在癲癇病發作時神經膠質細胞在其中起到了關鍵作用。

4 顳葉癲癇大鼠模型中即早基因的表達

4.1 即早基因及其病理作用

即早基因(immediate early genes,IEGs)是一類通過第二信使誘導從而快速應答外界刺激的原癌基因家族的基因。通過研究還發現即早基因及其表達的蛋白除了參與細胞正常生長和分化外，還可以作為胞內信使來參與細胞信息傳遞的過程[8]。即早基因在正常情況時呈低表達，難于檢測，但即早基因在病理情況時，在中樞神經系統中會表現為快速而廣泛的表達，表達的部位包括損傷中心及其周邊的區域[9-10]。即早基因表達的改變在遲發性神經元的死亡、神經元缺血性耐受以及神經元的可塑等各方面具有十分重要的作用。

即早基因有c-fos、c-jun、fos-B等[11]，其中研究最為熱點的是c-fos，即早期基因產物的c-Fos蛋白的表達在二級嚙齒類動物模型中，c-fos基因普遍存在于中樞神經細胞，正常情況下是低表達，難于檢測，但是早期反應基因，在受到如癇性發作、腦缺血等因素的刺激后，在約10 min左右的時間內做出相關反應，擔任細胞核內的第三信使的關鍵作用。研究表明，海馬邊緣皮層參與識別記憶，神經元的記錄系統，即早期基因顯像和動物損傷研究證據揭示邊緣皮層的識別記憶作用，并用Western blotting印跡細胞外信號驗證即早基因如c-fos在記憶鞏固作用和作為神經元活化標志物的重要作用[12]。即早基因產物的c-Fos蛋白的免疫組織化學染色已經被廣泛地用作神經元激活由各種外部刺激誘導的神經元中的一個指標。即早基因的活化過程首先是充當第一信使分子的細胞釋放的谷氨酸；然后通過細胞內生物化學變化，如Ca2+的增加以及其他的第二信使分子作用激活了蛋白激酶,尤其是蛋白激酶A(cAMP依賴的)或者蛋白激酶C(鈣依賴的)。谷氨酸參與了即早基因表達的信號通路[13]。目前的報道發現，即早基因的應答與氧化應激密切相關，且NMDA和Ca2+激活是其中的兩個關鍵環節。

4.2 氯化鋰-匹羅卡品致大鼠顳葉癲癇模型中即早基因的表達

顳葉癲癇的發病機制之一是激活NMDA受體調節亞基[14]。研究已經證實了神經細胞凋亡與癲癇之間的聯系，即早基因的持續表達和細胞凋亡有關[15]。研究發現在顳葉癲癇zif-268基因(即早基因的一種)表達增多，且機制與激活NMDA有關。在海人酸致顳葉癲癇模型、毛果蕓香堿誘導的癲癇發作、Morgan等戊四氮(Pentylenetetrazol，PTZ)致癲癇大鼠免疫組化及流式細胞學檢查發現c-fos mRNA在海馬區的短期內的大量升高，量化細胞計數顯示海馬區c-fos表達的細胞數增多[16]。藥物中藥補腦止癇散、癲癇一號及寧癇顆粒聯合卡馬西平可降低難治性癲癇海人酸致癇大鼠模型中即早基因c-fos的表達下降。FOS蛋白的表達水平與c-fos具有高度相似性。在c-fos基因受到了過度的激活后會調控數個下游的基因表達，然后將來至于致癇因素的刺激轉變成為中樞神經系統細胞發生病理性的增殖、分化或者凋亡的情況，最后導致癲癇發生[17]。c-fos基因的表達下調或上調，可用來探討某種抗癲癇及腦保護藥物的作用機制，并作為藥物抗癲癇及腦保護療效的一項有效指標（抗癇劑可阻斷即早基因在腦內的堆積），具有重要的參考意義[18]。c-fos基因的高表達在如星狀細胞瘤導致的癲癇等繼發性癲癇中也會出現。

5 總結與展望

癲癇作為最常見的神經科疾患之一，顳葉癲癇可能是人類最常見和被研究最熱的一種癲癇形式。TLE表示該疾病的總的癲癇形式的40%，并且難以治愈。雖然從患者的腦電圖、成像技術、臨床表現和組織學研究能得到描述性數據，癲癇的發病機制尚不清楚。癲癇不可能是單個因子或一個單一的機制導致所有與此相關的神經病這些變化。癲癇導致神經細胞死亡，神經元的損失，或神經發生改變神經回路的傳導。

氯化鋰-匹羅卡品致顳葉癲癇大鼠模型具有與人類癲癇相似的行為學表現、腦電圖、視頻腦電圖表現，是理想的研究人類顳葉癲癇發病原因與機制的模型。海馬組織對缺血、缺氧特別敏感，即早基因尤其是c-fos在顳葉癲癇中表達增多與顳葉癲癇的發病機制相關。研究即早基因在顳葉癲癇大鼠的表達對人類難治性癲癇尤其是顳葉癲癇的發病機制及其預防和治療有積極的指導意義。

因此，研究顳葉癲癇后神經元變性損傷的相關機制，對癲癇發病機制、預防和治療具有十分重要的臨床意義，加強對其中環節的重點關注和干預將是未來該領域的主要研究方向之一。

[1]Kwan P,Arzimanoglou A,Berg A,et al.Definition of drug resistant

epilepsy:consensus proposal by the adhoc task force of the ILAE commission on therapeutic strategies[J].Epilepsia,2010,51(6):1069-1077.

[2]王玉,阮旭中,何小華,等.側腦室注射IL-1B.IL-rA對大腦皮層、海馬Fos蛋白表達的影響[J].中國神經免疫學和神經病學雜志，2000，7(1):11.

[3]Curia G，Longo D，Biagini G，et al.The pilocarpine model of temporal lobe epilepsy[J].J Neurosci Methods，2008,172（2）:143－157．

[4]蘇曼,童曉欣.鋰-匹羅卡品致癇模型海馬星形膠質細胞縫隙連接研究[J].南方醫科大學學報，2010，30（12）:2738-2741.

[5]Zhang L,Liang S,Zhang G，et al.Seizure control of current shunt on rats with temporal lobe epilepsy and neocortical epilepsy[J].PLoS One，2014 3，9(1).

[6]王海燕,王影,聶磊,張巖,等.左乙拉西坦對癲癇大鼠認知功能及海馬組織中NPY和NCAM-mRNA表達的影響[J].黑龍江醫藥科學,2013,36（3）:3-5.

[7]Takei H,Wilfong A,Yoshor D,et al.Evidence of increased cell proliferation in the hippocampus in children with Ammon’s horn sclerosis[J].Pathol Int，2007，57(2):76.

[8]Xu W,Orr-Urtreger A,Nigro F,et al.Multiorgan autonomic dysfunction in mice lacking the beta2 and beta4 subunits of neuronal nicotinic acetylcholine receptors[J].J Neurosci，1999，19(21):9298-9305.

[9]Rumney RM,Sunters A,Reilly GC,et al．Application of multiple forms of mechanical loading to human osteoblasts reveals increased ATP release in response to fluid flow in 3D cultures and differential regulation of immediate early genes[J].J Biomech，2012，45(3):549.

[10]邢奮麗,鄧毅,王林娥,等.即早基因c-Jun在順鉑誘發豚鼠耳蝸Corti器細胞凋亡中的作用[J].聽力學及言語疾病雜志,2013,21（2）:151-154.

[11]劉曉軍,雷梅芳,張玉琴.即早基因c-fos與神經系統疾病的研究進展[J].天津醫科大學學報，2011,17（1）:137-139.

[12]Kim,D.H.,Kim,J.M.,Park,S.J.,et al．GABA(A)receptor blockade enhances memory consolidation by increasing hippocampal BDNF levels[J].Neuropsychopharmacology，2012，37（2）：422-433.

[13]曹紅,李軍,李廣明,等.姜黃素對沙土鼠腦缺血/再灌注損傷的海馬CA1區細胞凋亡和即早基因c-fos、c-jun、NF-κB表達變化的關系[J].中國應用生理學雜志,2007,23（2）:184-188.

[14]Gu Y,Huang S,Chang MC,Worley P,Kirkwood A,Quinlan EM.Obligatory role for the immediate early gene NARP in critical period plasticity[J].Neuron，2013，79(2).

[15]Colciaghi F,Finardi A,Nobili P,Locatelli D,Spigolon G,Battaglia GS.Progressive Brain Damage,Synaptic Reorganization and NMDA Activation in a Model of Epileptogenic Cortical Dysplasia[J].PLoS One，2014，27，9(2).

[16]Chawla MK,Penner MR,Olson KM,Sutherland VL,Mittelman-Smith MA,Barnes CA.Spatial behavior and seizure-induced changes in c-fos mRNA expression in young and old rats[J].Neurobiol Aging，2013,34(4):1184.

[17]Pereno GL,Balaszczuk V,Beltramino CA.Kainic acid-induced early genes activation and neuronal death in the medial extended amygdala of rats[J].Exp Toxicol Pathol，2011，63(3):291.

[18]王強,劉福友,楊旭紅,等.寧癇顆粒聯合卡馬西平對耐藥性癲癇大鼠c-fos基因表達的影響[J].遼寧中醫藥大學學報,2013,15（7）:34-37.

R687.3

A

1674-0742（2014）11（c）－0195-02

邢英瀛（1988-），女，河南安陽人，碩士，研究方向：癲癇發病機制及治療。

陳文武（1964-），男，教授，主要從事癲癇發病機制及治療的研究工作，E-mail:Chenww1629@126.com。

2014-09-08)