癫痫点燃模型的发展研究

马雪鹏 孙美珍

癫痫是一种常见病，不再为人们所陌生，任何引起脑部神经元损失的因素，均可诱发发作。因其发作无法预见，有些病因人类已知，有些则在探索中[1]，因此癫痫点燃动物模型的建立对于癫痫病因、机制、病理及治疗的研究更为重要。自上世纪开始通过人为损伤动物脑组织成功建立动物癫痫模型，现该模型已广泛被认可。

一、癫痫点燃的定义

最早是由Goddard[2]提出，他们以频率60 Hz、波宽1 ms、串长1 s的电脉冲每日刺激大鼠杏仁核一次，两周后成功诱发大鼠癫痫样发作，称之为“点燃效应”。后来不断进行改进，将癫痫点燃效应定义为：通过重复不变的低于抽搐剂量的电刺激或化学刺激诱发动物的癫痫活动，最终导致全身性癫痫的过程，随着点燃模型的进一步成熟，用阈上刺激强度亦引起点燃，并且所用时间更短[3-5]。

二、癫痫点燃模型的对象

可被点燃的动物有很多，包括鼠、猫、犬、兔等，但人们实验研究中运用最多的还属大鼠，原因包括：大鼠体型合适，不像其他动物那么大难操作、价格高，也不小以至于难以需要高技术操作；大鼠的生存能力强，不易感染；饲养简单，每天只需喂养一次，或者两天喂养一次；大鼠繁殖能力强，繁殖周期快，以至于很多动物饲养中心繁殖老鼠供人们实验需要；人们对鼠的大脑解剖已经有深入的了解，其中包括大鼠脑各个部位的坐标图，对于后来学者研究大鼠脑部各区域有统一的标准[6]。

三、癫痫点燃模型的部位

癫痫电刺激动物模型脑部多个区域均可引起点燃，与人类大脑组织相似，刺激一侧，通过胼胝体同时引起另一侧脑组织损伤及全身性发作，目前最常用的点燃部位为海马和杏仁核，但最易点燃的部位为杏仁核区。

四、癫痫点燃方法

最常用的两种方法为电点燃和化学点燃模型。

1.电点燃：电刺激的参数是决定点燃是否成功的重要因素，一般认为波宽为1 ms、频率60 Hz、刺激1 s，间隔15 min 都能被点燃，若刺激间隔时间延长,所需的刺激的次数也将增加，若波宽、频率不变，超过一定的持续刺激时间，则不能成功建造点燃模型[7]。后经不断改进，通过改变了刺激参数(频率、串长、间隔时间、刺激强度等)，并反复刺激，大部分模型均可快速的在数小时内建立，实现了动物模型的快速点燃[8]。

依据动物的癫痫行为改变，将癫痫电点燃过程等级标准分为：0级：无抽搐；1级：面部抽动如咀嚼、动须等行为；2级：在1级的基础上出现颈部肌肉的抽动；3级：2级的基础上加一侧肢体的抽动；4级：出现双侧肢体的阵挛并有头部的不自主转动；5级：4级的基础上出现全身肌肉强直阵挛以致跌倒、翻过[8]。之后又有学者对上述等级标准做了进一步补充，认为刺激脑干时，发作更厉害，等级如下：6级：指出现两次或多次5级发作；7级：在6级基础上出现跳跃和奔跑;8级：指在7级的基础上出现强直性痉挛[9]。

癫痫电点燃模型有以下好处：对脑部损害范围小，不会对大鼠其他部位造成不必要的损害；不会对脑神经造成像药物那样的不良反应；癫痫的发作级别分明，发作过程明确。

2.癫痫化学点燃：用小于抽搐剂量的化学药物反复给药，可诱发出癫痫样发作，同时通过给药剂量的增加，发作级别可逐渐增大，可用于化学点燃的药物很多，如戊四氮、印防己毒、美解眠，青霉素等。

该种点燃模型多为全面性发作，并排除了电点燃模型电极的单纯物理刺激对脑部刺激造成的损伤，如水肿、血管改变、神经胶质增生，更适用于神经形态结构等研究，并且操作简单，其作用机制比电点燃的机制也更加明确。

五、癫痫点燃的传导通路

2001年Hanneke等[10]通过电刺激大鼠脑部用数据证明对于节律性放电的主要区域在皮层而非丘脑，当放电传导至丘脑时，丘脑与皮层间便形成一条环路，丘脑在环路中起协同作用，以放大和维持现有的放电。丘脑受到刺激后，紧接着內嗅皮质会产生兴奋反应，表明丘脑在边缘系统的生理学中发挥着重要的作用，因为它具有广泛的连接边缘系统和皮质及皮质下结构的纤维存在。有研究表明用某些药物阻断中线丘脑冲动传导后，神经元放电及癫痫的发作频率会明显的减少，同时刺激中线核等丘脑核团可成功建立癫痫点燃模型[11]。丘脑与皮质、皮质下结构及边缘系统的这种联系，将整个大脑结构组成一个完整的兴奋环路，任何一个部位受到刺激时，均可兴奋皮层，从而形成神经元放电的起源，丘脑对放电强度的提高起到重要的辅助作用，同时边缘系统如海马的C3区的内源性点燃性质和高兴奋性的旁路连接与癫痫的发生密不可分。

除上述神经环路之外，尚有研究表明岛叶亦与其他部位，即颞叶-外侧裂-岛叶体系，尤其与海马有着广泛的纤维联系，并证实岛叶为一种独立的致痫区[12]。正是由于大脑中这种神经环路的存在，才使得大脑作为一个完整的相互联系的组织存在，才使得当某一部位收到点冲动后，同时传导到其他部位，形成癫痫神经放电环路，而这些环路大都会与海马组织存在联系，这使得任何部位的冲动，都会传导海马组织，并造成其损害，出现病理学改变，这也可能是有海马硬化的存在并导致难治性癫痫的一个病因。

六、癫痫点燃的病理学改变

1.神经元数目的丢失：主要以颞叶的海马部位病理学研究最多见，颞叶的海马组织的CA1区和CA3区对缺氧较敏感，为易损区，CA3区的锥体细胞具有内源性点燃性质和高兴奋性的旁路连接，CA3区的这种性质与癫痫有密切关系。

2.星形胶质细胞增生：星形胶质细胞除支持保护神经元、分泌神经生长因子、参与神经修复外，在癫痫发病机制中同样有重要作用。星形胶质细胞具有清除兴奋性神经递质谷氨酸的功能，同时星形胶质细胞增生时通过稳定细胞内外钾离子的浓度，可使神经细胞的兴奋性降低，从而维持了神经元功能的正常运转[13,14]。当外界因素如电化学刺激使得胶质细胞受损增生时，星形胶质细胞的这种作用减弱，导致细胞外高钾，提高了神经元的兴奋性，而且星形胶质细胞的绝缘作用受损[15]，导致神经元之间的兴奋性异常传导，在致病因素作用下诱发癫痫，星形胶质细胞还可以产生和释放神经营养因子等促发癫痫的发作[25]。

3.海马区苔状纤维发芽：定义[16]为海马组织齿状回区域的颗粒细胞的轴突即苔藓纤维在其分子层及CA3区锥体层等其他地方异常增生。很多研究表明不论是化学点燃模型还是电点燃模型，一旦点燃成功，经过一周后，均可在海马区发现苔状纤维异常发芽。正常脑组织中，海马齿状回内分子层作为颗粒细胞树突分布的部位，与苔藓纤维联系甚少[17,18]；但一旦经点燃成功后苔藓纤维发芽，导致其突触重组，并与齿状回颗粒细胞的树突形成直接的兴奋性突触联系，形成局部环路导致海马兴奋性增高，增加了癫痫的易感性[19,20]。

上述三种病理变化同时或者先后发生，表明神经元数目的缺失、星形胶质细胞的增生和海马苔藓纤维发芽三者之间存在相互联系，相互影响。已有研究证明神经元数目确实可能是最早出现的病理改变，其原因可能是由于神经元本身的作用为接受外界信息、转换为神经电冲动后经过加工并传导各个部位，因此当外界的电刺激或者其他化学刺激传入后首先需通过神经元来接受，并且外界这种刺激超出了神经元本身修复功能，导致神经元最早发生病理学改变，紧接着出现星形胶质细胞的增生和海马苔藓纤维发芽，最终导致神经系统突触重塑，海马失去原来的结构而硬化，经过长时间的外界损伤，最终导致突触重塑更加完全，神经异常同步化放电难以终止，这也可能是难治性癫痫发病机制之一。

七、癫痫点燃的分子学研究

目前许多研究已表明有多种神经递质参与癫痫点燃过程，包括γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)、谷氨酸、去甲肾上腺素、多巴胺、5-羟色氨、乙酰胆碱、一氧化氮及肽类等多种递质。发挥主要作用的神经递质是以GABA为主的抑制性氨基酸和以谷氨酸为主的兴奋性氨基酸[21,22]。

谷氨酸主要存在于神经元突触前膜中，在神经元收到刺激后,产生动作电位，完成一次兴奋性信号传导后，存在于突触间隙中多余的兴奋性氨基酸需要被再摄取，再摄取需要借助兴奋性氨基酸转运体，而这种转运体普遍存在于神经细胞膜和星形胶质细胞膜上[23]，当外界损害性因素长期作用于神经系统，导致神经元数目减少及星形胶质细胞增生，引起转运体功能异常、缺失，导致摄取谷氨酸能力下降，最终出现氨基酸的堆积，导致神经系统过渡兴奋[26]。通过这种系统深入的研究癫痫发生后脑内的分子病理学改变，有助于人们更好的了解癫痫的发生机制，从而研究出阻断这一分子病理学改变整个过程或者某一过程的药物，最终服务于临床。

八、展望

癫痫点燃作为一种癫痫的动物模型，更好地模拟了人类癫痫发作时的过程及脑部病理学变化。苏彧等[24]学者通过刺激大鼠额叶皮层，诱发出大鼠癫痫行为，并通过惊厥测定仪器，监测到大鼠皮层惊厥阈值参数不断下降，但目前对大鼠皮层刺激研究较少，可以利用这个模型测定大鼠脑内不同部位皮层(如额叶、颞叶、顶叶等)，观察是否可以诱发出大鼠癫痫样行为，是否每个部位所诱发的癫痫行为均有发作等级之分，并比较各个部位的惊厥阈值大小是否相同或相近，并观察远隔受累部位海马组织的病理学变化，以此推测人类脑部不同部位惊厥阈值及发生的病理改变。