癲癇模型制作

喬治東，楊光路

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特）

0 引言

國際抗癲癇聯(lián)盟在2014年定義癲癇是多種原因造成的慢性腦功能障礙，導(dǎo)致神經(jīng)元過度同步放電，引起反復(fù)的、自發(fā)的、不可預(yù)測的癲癇發(fā)作，同時對軀體、認(rèn)知、精神心理和社會功能等多方面產(chǎn)生不良影響[1]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織報道：全球約有五千萬人患有癲癇病，是全球最常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一。與低收入國家和中等收入國家相比，高收入國家的低收入人群的癲癇發(fā)病率普遍被認(rèn)為較低[2]。約有三分之一的癲癇患者會發(fā)展成為難治性的耐藥性癲癇發(fā)作[3]。顳葉癲癇不僅是最常見的癲癇發(fā)作類型，而且也是最常見的耐藥性癲癇，在病因，電臨床特性和合并癥方面也有很大的區(qū)別[4]。因此，對于發(fā)現(xiàn)新型抗癲癇藥物來說，顳葉癲癇模型的成功制作尤為重要。本文就幾種當(dāng)前使用較多的癲模型制作方法及癲癇發(fā)作后出現(xiàn)的改變予以綜述。

1 癲癇模型制作

癲癇模型的成功制作是進行對癲癇進一步研究的關(guān)鍵，而經(jīng)過了80余年的發(fā)展，癲癇模型的制作相對比較完善。對嚙齒類動物進行最大電擊試驗和皮下注射戊四氮試驗制作的動物模型曾經(jīng)是發(fā)現(xiàn)新型抗癲癇藥物的一線模型[5]。在最大電擊試驗?zāi)Ｐ椭校?jīng)雙側(cè)耳朵或角膜電刺激來誘導(dǎo)癲癇發(fā)作[6]（表1）。該模型對于識別對人的強直-陣攣性癲癇發(fā)作有效的藥物方面相當(dāng)有效。在皮下注射戊四氮模型中，通過皮下給予足夠劑量的戊四氮來誘導(dǎo)動物產(chǎn)生陣攣性癲癇發(fā)作[7]（表1），它對于發(fā)現(xiàn)對肌陣攣癲癇發(fā)作和失神性癲癇發(fā)作有效的藥物具有非常重要的意義。

然而，這兩種方法誘導(dǎo)的都是急性癲癇發(fā)作，對于臨床中自然反復(fù)發(fā)作的癲癇以及耐藥性癲癇基本沒有意義。為了彌補這些空白，人們開發(fā)了6Hz精神運動性癲癇發(fā)作模型、電點燃誘導(dǎo)的癲癇模型以及癲癇持續(xù)發(fā)作的顳葉癲癇發(fā)作模型。6Hz試驗通過角膜電極進行低頻和長時間的電刺激以誘發(fā)局灶性癲癇發(fā)作[8]（表1），通過這個模型，人們發(fā)現(xiàn)了左乙拉西坦能夠治療癲癇。電點燃模型是通過對特定的大腦區(qū)域（通常為杏仁核或海馬體）重復(fù)施加閾下電刺激來模擬顳葉局灶性癲癇的發(fā)生，以誘發(fā)越來越嚴(yán)重的癲癇發(fā)作行為[9]（表1）。然而，經(jīng)過臨床發(fā)現(xiàn)，在電點燃模型中顯示出高效能的抗癲癇藥物在耐藥性局灶性癲癇發(fā)作的患者中卻不一定具有更高的臨床功效[10]。向海馬內(nèi)注射紅藻氨酸鹽誘導(dǎo)癲癇動物模型[11]（表1）和腹腔內(nèi)注射毛果蕓香堿誘導(dǎo)癲癇動物模型[12]（表1），很好的模擬了人類的顳葉癲癇發(fā)作，不僅能誘導(dǎo)動物產(chǎn)生行為性癲癇發(fā)作，還會產(chǎn)生與顳葉癲癇患者相似的神經(jīng)病理損傷[4]。這兩種癲癇模型在初次癲癇發(fā)作后，大約兩周后出現(xiàn)自發(fā)性反復(fù)發(fā)作的癲癇發(fā)作[11][13]。此外，人們還發(fā)現(xiàn)了使用梭曼（甲氟磷酸頻哪酯）來制作癲癇持續(xù)狀態(tài)的動物模型[14]（表1）。

2 癲癇發(fā)作

癲癇動物模型誘導(dǎo)成功后，不僅會產(chǎn)生癲癇樣行為，動物模型大腦的影像學(xué)、病理結(jié)構(gòu)、各種蛋白表達水平以及空間學(xué)習(xí)和記憶都會有改變。

2.1 行為改變

癲癇發(fā)作的行為表現(xiàn)使用1972年改良的Racine量表評分來測量行為性癲癇的發(fā)作：0級，無發(fā)作反應(yīng)；1級，節(jié)律性口角、耳或面部肌肉抽動陣攣發(fā)作；2級：點頭并伴隨更嚴(yán)重的面部肌肉抽動陣攣發(fā)作；3級，出現(xiàn)前肢陣攣發(fā)作但不伴隨直立；4級，前肢陣攣發(fā)作伴隨直立；5級，全身強直陣攣發(fā)作而跌倒。當(dāng)模型動物發(fā)作達到4-5級即認(rèn)為癲癇模型建造成功[15]。

2.2 影像學(xué)改變

對癲癇發(fā)作的動物模型，尤其是存在癲癇持續(xù)狀態(tài)的動物模型進行腦部核磁共振檢查發(fā)現(xiàn)：在T2加權(quán)像上，海馬的體積會有明顯的減少，位于大腦雙側(cè)的體感皮質(zhì)、運動皮質(zhì)、尾狀殼殼蛋白、視覺皮質(zhì)、丘腦、海馬、扣帶狀皮質(zhì)、脾后皮質(zhì)、聽覺皮質(zhì)、和頂葉締合皮層在不同的時間點會有不同程度的信號降低，并且在癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)作后的1-3周會表現(xiàn)出信號最大程度的降低[16]。

2.3 病理改變

嚙齒類動物癲癇模型與人類顳葉癲癇病的顳葉病理改變極其相似，比如顳葉硬化、神經(jīng)膠質(zhì)細胞的增生、苔蘚纖維出芽和海馬錐體神經(jīng)元的丟失等[4][11]。海馬（CA1、CA3和齒狀回）、杏仁核、丘腦和皮層在癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)生后的4周內(nèi)發(fā)生神經(jīng)元變性。在癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)生1周后，小膠質(zhì)細胞增生達到高峰，4周后，星形膠質(zhì)細胞增生達到高峰。在癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)生1周后，可以在齒狀回中觀察到苔蘚纖維異常出芽，最多2周達到高峰；而且在癲癇持續(xù)狀態(tài)發(fā)生1周后，海馬的CA3區(qū)和齒狀回中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元的丟失[17]。

2.4 蛋白分子水平的變化

在癲癇發(fā)作后，病灶區(qū)的蛋白分子表達水平會有一定的變化。在發(fā)生癲癇持續(xù)狀態(tài)的動物模型中可以檢測到，在星型膠質(zhì)細胞丟失的梨狀皮質(zhì)中可以檢測到67KDa的層粘連蛋白受體的表達下降，進而導(dǎo)致肌營養(yǎng)不良蛋白和AQP4水通道蛋白的表達下降，而這又會引起血管表皮生長因子和層黏連蛋白的表達增加[18]。此外，杏仁核和梨狀皮質(zhì)中的γ-氨基丁酸受體的表達癲癇持續(xù)狀態(tài)后24小時會有顯著下降，且在5天后有少量回復(fù)，15天后再次降低[19]。

表1 各種誘導(dǎo)方法的比較

2.5 空間學(xué)習(xí)和記憶水平的改變

在各種方法誘導(dǎo)的癲癇動物模型中，尤其是反復(fù)自發(fā)性發(fā)作的動物模型，都會有空間學(xué)習(xí)和記憶能力的明顯的下降。通過Morris水迷宮試驗和野外礦場試驗發(fā)現(xiàn)：癲癇發(fā)作的動物需要消耗更長的時間和運動更遠的距離到達目的地，同時在野外礦場試驗中，癲癇發(fā)作的動物總活動的時間和距離會有增加，安靜狀態(tài)時間會明顯減少，這可能是頻繁的癲癇發(fā)作導(dǎo)致動物模型對空間學(xué)習(xí)記憶的更嚴(yán)重的損害[20]。

3 小結(jié)

癲癇模型制作的成功是進行進一步研究的基礎(chǔ)。在過去的幾十年里，出現(xiàn)了一系列的癲癇模型制作方法，目前最常使用的顳葉癲癇模型制作方法是利用毛果蕓香堿誘導(dǎo)的顳葉癲癇模型。這種方法簡單易操作，致死率低，成功率高，制作成功的癲癇模型，在癲癇發(fā)作、核磁共振表現(xiàn)、病理改變、蛋白分子水平的變化以及空間學(xué)習(xí)和記憶的變化與人類顳葉癲癇發(fā)作相近，不僅為研究難治性顳葉癲癇的大腦蛋白分子改變和基因表達的變化提供了基礎(chǔ)，還為發(fā)現(xiàn)新的抗癲癇藥物提供了非常有臨床參考價值的顳葉癲癇模型。