癲癇動物模型的研究進展

張永寧　肖素希　肖文　陳恒玲

摘 要 癲癇是一種以腦神經元異常放電引起的反復癇性發作，表現為腦功能紊亂、肢體抽搐、行為障礙或感覺障礙，是神經系統常見疾病之一。對癲癇的研究目前主要是依賴于動物模型，根據誘發方式的不同，常見的整體癲癇動物模型可以分為三類：遺傳失神動物模型，慢性動物模型和急性動物模型。本論文從該三大類動物模型建模方法、腦電特點、行為學評估和適用人類癲癇類型等方面進行了類比，旨在對癲癇的整體動物模型進行一目了然的概述，以期為相關研究領域的工作者選擇合適的癲癇動物模型提供一定參考。

關鍵詞 癲癇 整體動物模型 研究進展

中圖分類號：R742.1 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.07.074

Animal Models in Epilepsy Research

ZHANG Yongning， XIAO Suxi， XIAO Wen， CHEN Hengling*

（College of Biomedical Engineering， South-Central University for Nationalities， Wuhan， Hubei 430074）

Abstract Epilepsy is a kind of recurrent seizures caused by abnormal discharge of brain neurons， which is characterized by disorder of brain function， limb spasm， behavior disorder or sensory disturbance， and it is one of the common diseases in nervous system. The research of epilepsy is mainly dependent on the animal model at present. There are three whole animal models including genetic epilepsy model， chronic epilepsy model and acute epilepsy model. The modeling methods， brain electrical characteristics， behavior evaluation and application of human epilepsy are presented here. We hope our summary of whole animal model can provide the researchers in this field with a convenient choice for suitable animal model of epilepsy.

Keywords Epilepsy； whole animal model； research progress

根據癲癇的病因學，國際抗癲癇聯盟（International League Against Epilepsy，ILAE）將癲癇三種類型：先天性癲癇，獲得性癲癇和隱發性癲癇。[1]先天性癲癇即遺傳而獲得的癲癇，獲得性癲癇為可判定的腦損傷引起的癲癇，隱發性癲癇表現為獲得癲癇的特征而該特征又不是明顯的腦損傷所致。目前研究較多的為遺傳性失神癲癇、顳葉癲癇、持續性癲癇、腦損傷造成的癲癇，理想的癲癇動物模型應具備以下幾個要素：（1）與相應人類癲癇的腦電圖（electroencephalography，EEG）相似；（2）與人類癲癇的病因相同；（3）年齡段相同；（4）二者的受損位置是一致的；（5）同一藥物對動物模型和其模擬的人類癲癇具有相同的作用效果；（6）行為學的表現相似。目前沒有任何一種動物模型能完全模擬人類癲癇。另一方面，癲癇的臨床發作形式多種多樣，需要使用多種模型進行研究。

1 動物模型不同建立方法

目前建立的整體動物模型主要采用的是嚙齒類動物模型。此外還有靈長類動物等也用于癲癇疾病的研究。本節主要概括整理大鼠、小鼠的癲癇整體動物模型的不同建立方法。目前常見的建模分為三類：遺傳失神動物模型，慢性動物模型和急性動物模型。首先，遺傳性癲癇往往是全身性發作，用于模擬研究人類遺傳型癲癇疾病失神發作的主要動物模型有GAERS、WAG/Rij、GEPR-3，GEPR-9大鼠和DAB/2J小鼠等。這類模型在國內外都已有成熟的遺傳品系。我們通過伴有EEG雙側性高度同步化的棘慢波綜合來判斷其癲癇發作。GAERS是研究人類失神癲癇的可靠模型，并在研究失神癲癇的發生機制和藥物研發有廣泛的應用，并有研究報道其發病機制可能是取決與皮質層和丘腦層GABAA受體和GABAB受體的改變。[2]慢性動物模型目前應用較多的是匹羅卡品模型和海仁酸（ Kainic acid， KA ）模型。[3]我們以建立KA模型為例說明。KA模型的給藥方式有三種：杏仁核局部給藥，海馬局部給藥和系統全身給藥，這三種給藥方式的差異性呈現如表1。從表1可看出無論何種給藥方式，神經病理損害嚴重的都是海馬的CA1和CA3區。選擇給藥方式將取決于需要研究的問題：腦內局部給藥可用于研究癲癇活動對周圍神經網絡的作用和癲癇發作對周圍健康組織的影響，而應用全身系統給藥以研究大腦多個區域對KA的敏感性的區別和大發作癲癇發生的機理。急性癲癇模型的主要造模方式分為點刺激和化學刺激。目前應用最為廣泛的模型是戊四唑（PTZ）點燃模型。[4]腹腔注射亞驚厥劑量PTZ 32mg/ kg，每天1 次，連續28天。停藥1 周后，再用相同劑量PTZ測試，凡顯示連續5 次RacineⅡ級以上驚厥的大鼠被認為達到點燃標準，該方法的最大特點是點燃成功率高。目前， PTZ 點燃模型已廣泛用于篩選抗癲癇藥物及癲癇發生機制研究中。人們普遍認為點燃過程中腦電圖和行為發作的發生，點燃狀態的持續存在，是由于點燃期間長期，且不可逆的改變的興奮性和所涉及的的神經網絡的結構組織的變化。[5]endprint

2 癲癇動物模型的分類比較

為了選擇適用于研究目的的最佳動物模型，我們要從誘發方式、發作時期、發病部位等諸多方面考慮模型與人類癲癇疾病的相似性。本節主要概括遺傳失神動物模型、慢性動物模型和急性動物模型的特點，不同類型的EEG特點和行為學變化是判斷建模是否成功的標準，[6]而不同模型的發作時期和病灶也各不相同，適用于不同的人類癲癇類型，詳見表2。

3 討論

綜上所述，可見用于癲癇研究的整體動物模型非常多，在癲癇模型的選擇上不僅要注重所選動物模型的發作類型與臨床發作的一致性和可靠性，更重要的是要考慮該模型是否有利于在此基礎之上所從事的研究。遺傳性模型雖已十分成熟，只是國內來源不多，獲取較不易，資金耗費較大。獲得性癲癇模型中，匹羅卡品模型造模簡單，成功率高，一直受到研究者們的青睞；KA模型對研究顳葉癲癇和持續性癲癇都是很好的模型，但由于其受損部位受局限于KA受體的分布，對于實驗帶來的結果存在一定影響；點燃模型由于其可操縱性高，對于研究特定部位的活動對于其他部位甚至整個神經網絡的影響都有重要的作用，該模型的病理現象和人類癲癇的相似度也很高，廣受研究者們的信賴。由于目前有關癲癇的病因和發病機制還不十分清楚，各種遺傳因素和實驗條件都可能對癲癇產生不同程度的影響。因此，在對評估應用癲癇模型所獲得的實驗結果時須謹慎從事，合理設計實驗，確保結果的準確性。

*通訊作者：陳恒玲

參考文獻

[1] Hui Yin Y，Ahmad N，Makmor-Bakry M. Pathogenesis of epilepsy： challenges in animal models. Iranian journal of basic medical sciences，2013.16 （11）： 1119-32.

[2] Cavdar S Bay HH Kirazli O，et al. Comparing GABAergic cell populations in the thalamic reticular nucleus of normal and genetic absence epilepsy rats from Strasbourg （GAERS）. Neurological sciences ： official journal of the Italian Neurological Society and of the Italian Society of Clinical Neurophysiology，2013.34 （11）： 1991-2000.

[3] Clarke VR，Molchanova SM Hirvonen T， et al. Activity-Dependent Upregulation of Presynaptic Kainate Receptors at Immature CA3-CA1 Synapses. The Journal of neuroscience ： the official journal of the Society for Neuroscience，2014.34 （50）： 16902-16.

[4] Turker S Ilbay G Severcan M， et al. Investigation of compositional， structural， and dynamical changes of pentylenetetrazol-induced seizures on a rat brain by FT-IR spectroscopy. Analytical chemistry，2014.86 （3）：1395-403.

[5] Morimoto K. Seizure-triggering mechanisms in the kindling model of epilepsy： collapse of GABA-mediated inhibition and activation of NMDA receptors. Neuroscience and biobehavioral reviews，1989.13（4）：253-60.

[6] Wei D Yang FWang Y，et al. Degeneration and regeneration of GABAergic interneurons in the dentate gyrus of adult mice in experimental models of epilepsy. CNS neuroscience & therapeutics，2015.21 （1）：52-60.endprint