馬雪鵬 孫美珍

癲癇是一種常見病，不再為人們所陌生，任何引起腦部神經(jīng)元損失的因素，均可誘發(fā)發(fā)作。因其發(fā)作無法預(yù)見，有些病因人類已知，有些則在探索中[1]，因此癲癇點(diǎn)燃動物模型的建立對于癲癇病因、機(jī)制、病理及治療的研究更為重要。自上世紀(jì)開始通過人為損傷動物腦組織成功建立動物癲癇模型，現(xiàn)該模型已廣泛被認(rèn)可。

一、癲癇點(diǎn)燃的定義

最早是由Goddard[2]提出，他們以頻率60 Hz、波寬1 ms、串長1 s的電脈沖每日刺激大鼠杏仁核一次，兩周后成功誘發(fā)大鼠癲癇樣發(fā)作，稱之為“點(diǎn)燃效應(yīng)”。后來不斷進(jìn)行改進(jìn)，將癲癇點(diǎn)燃效應(yīng)定義為：通過重復(fù)不變的低于抽搐劑量的電刺激或化學(xué)刺激誘發(fā)動物的癲癇活動，最終導(dǎo)致全身性癲癇的過程，隨著點(diǎn)燃模型的進(jìn)一步成熟，用閾上刺激強(qiáng)度亦引起點(diǎn)燃，并且所用時間更短[3-5]。

二、癲癇點(diǎn)燃模型的對象

可被點(diǎn)燃的動物有很多，包括鼠、貓、犬、兔等，但人們實(shí)驗(yàn)研究中運(yùn)用最多的還屬大鼠，原因包括：大鼠體型合適，不像其他動物那么大難操作、價格高，也不小以至于難以需要高技術(shù)操作；大鼠的生存能力強(qiáng)，不易感染；飼養(yǎng)簡單，每天只需喂養(yǎng)一次，或者兩天喂養(yǎng)一次；大鼠繁殖能力強(qiáng)，繁殖周期快，以至于很多動物飼養(yǎng)中心繁殖老鼠供人們實(shí)驗(yàn)需要；人們對鼠的大腦解剖已經(jīng)有深入的了解，其中包括大鼠腦各個部位的坐標(biāo)圖，對于后來學(xué)者研究大鼠腦部各區(qū)域有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[6]。

三、癲癇點(diǎn)燃模型的部位

癲癇電刺激動物模型腦部多個區(qū)域均可引起點(diǎn)燃，與人類大腦組織相似，刺激一側(cè)，通過胼胝體同時引起另一側(cè)腦組織損傷及全身性發(fā)作，目前最常用的點(diǎn)燃部位為海馬和杏仁核，但最易點(diǎn)燃的部位為杏仁核區(qū)。

四、癲癇點(diǎn)燃方法

最常用的兩種方法為電點(diǎn)燃和化學(xué)點(diǎn)燃模型。

1.電點(diǎn)燃：電刺激的參數(shù)是決定點(diǎn)燃是否成功的重要因素，一般認(rèn)為波寬為1 ms、頻率60 Hz、刺激1 s，間隔15 min 都能被點(diǎn)燃，若刺激間隔時間延長,所需的刺激的次數(shù)也將增加，若波寬、頻率不變，超過一定的持續(xù)刺激時間，則不能成功建造點(diǎn)燃模型[7]。后經(jīng)不斷改進(jìn)，通過改變了刺激參數(shù)(頻率、串長、間隔時間、刺激強(qiáng)度等)，并反復(fù)刺激，大部分模型均可快速的在數(shù)小時內(nèi)建立，實(shí)現(xiàn)了動物模型的快速點(diǎn)燃[8]。

依據(jù)動物的癲癇行為改變，將癲癇電點(diǎn)燃過程等級標(biāo)準(zhǔn)分為：0級：無抽搐；1級：面部抽動如咀嚼、動須等行為；2級：在1級的基礎(chǔ)上出現(xiàn)頸部肌肉的抽動；3級：2級的基礎(chǔ)上加一側(cè)肢體的抽動；4級：出現(xiàn)雙側(cè)肢體的陣攣并有頭部的不自主轉(zhuǎn)動；5級：4級的基礎(chǔ)上出現(xiàn)全身肌肉強(qiáng)直陣攣以致跌倒、翻過[8]。之后又有學(xué)者對上述等級標(biāo)準(zhǔn)做了進(jìn)一步補(bǔ)充，認(rèn)為刺激腦干時，發(fā)作更厲害，等級如下：6級：指出現(xiàn)兩次或多次5級發(fā)作；7級：在6級基礎(chǔ)上出現(xiàn)跳躍和奔跑;8級：指在7級的基礎(chǔ)上出現(xiàn)強(qiáng)直性痙攣[9]。

癲癇電點(diǎn)燃模型有以下好處：對腦部損害范圍小，不會對大鼠其他部位造成不必要的損害；不會對腦神經(jīng)造成像藥物那樣的不良反應(yīng)；癲癇的發(fā)作級別分明，發(fā)作過程明確。

2.癲癇化學(xué)點(diǎn)燃：用小于抽搐劑量的化學(xué)藥物反復(fù)給藥，可誘發(fā)出癲癇樣發(fā)作，同時通過給藥劑量的增加，發(fā)作級別可逐漸增大，可用于化學(xué)點(diǎn)燃的藥物很多，如戊四氮、印防己毒、美解眠，青霉素等。

該種點(diǎn)燃模型多為全面性發(fā)作，并排除了電點(diǎn)燃模型電極的單純物理刺激對腦部刺激造成的損傷，如水腫、血管改變、神經(jīng)膠質(zhì)增生，更適用于神經(jīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)等研究，并且操作簡單，其作用機(jī)制比電點(diǎn)燃的機(jī)制也更加明確。

五、癲癇點(diǎn)燃的傳導(dǎo)通路

2001年Hanneke等[10]通過電刺激大鼠腦部用數(shù)據(jù)證明對于節(jié)律性放電的主要區(qū)域在皮層而非丘腦，當(dāng)放電傳導(dǎo)至丘腦時，丘腦與皮層間便形成一條環(huán)路，丘腦在環(huán)路中起協(xié)同作用，以放大和維持現(xiàn)有的放電。丘腦受到刺激后，緊接著內(nèi)嗅皮質(zhì)會產(chǎn)生興奮反應(yīng)，表明丘腦在邊緣系統(tǒng)的生理學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，因?yàn)樗哂袕V泛的連接邊緣系統(tǒng)和皮質(zhì)及皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)的纖維存在。有研究表明用某些藥物阻斷中線丘腦沖動傳導(dǎo)后，神經(jīng)元放電及癲癇的發(fā)作頻率會明顯的減少，同時刺激中線核等丘腦核團(tuán)可成功建立癲癇點(diǎn)燃模型[11]。丘腦與皮質(zhì)、皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)及邊緣系統(tǒng)的這種聯(lián)系，將整個大腦結(jié)構(gòu)組成一個完整的興奮環(huán)路，任何一個部位受到刺激時，均可興奮皮層，從而形成神經(jīng)元放電的起源，丘腦對放電強(qiáng)度的提高起到重要的輔助作用，同時邊緣系統(tǒng)如海馬的C3區(qū)的內(nèi)源性點(diǎn)燃性質(zhì)和高興奮性的旁路連接與癲癇的發(fā)生密不可分。

除上述神經(jīng)環(huán)路之外，尚有研究表明島葉亦與其他部位，即顳葉-外側(cè)裂-島葉體系，尤其與海馬有著廣泛的纖維聯(lián)系，并證實(shí)島葉為一種獨(dú)立的致癇區(qū)[12]。正是由于大腦中這種神經(jīng)環(huán)路的存在，才使得大腦作為一個完整的相互聯(lián)系的組織存在，才使得當(dāng)某一部位收到點(diǎn)沖動后，同時傳導(dǎo)到其他部位，形成癲癇神經(jīng)放電環(huán)路，而這些環(huán)路大都會與海馬組織存在聯(lián)系，這使得任何部位的沖動，都會傳導(dǎo)海馬組織，并造成其損害，出現(xiàn)病理學(xué)改變，這也可能是有海馬硬化的存在并導(dǎo)致難治性癲癇的一個病因。

六、癲癇點(diǎn)燃的病理學(xué)改變

1.神經(jīng)元數(shù)目的丟失：主要以顳葉的海馬部位病理學(xué)研究最多見，顳葉的海馬組織的CA1區(qū)和CA3區(qū)對缺氧較敏感，為易損區(qū)，CA3區(qū)的錐體細(xì)胞具有內(nèi)源性點(diǎn)燃性質(zhì)和高興奮性的旁路連接，CA3區(qū)的這種性質(zhì)與癲癇有密切關(guān)系。

2.星形膠質(zhì)細(xì)胞增生：星形膠質(zhì)細(xì)胞除支持保護(hù)神經(jīng)元、分泌神經(jīng)生長因子、參與神經(jīng)修復(fù)外，在癲癇發(fā)病機(jī)制中同樣有重要作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞具有清除興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的功能，同時星形膠質(zhì)細(xì)胞增生時通過穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)外鉀離子的濃度，可使神經(jīng)細(xì)胞的興奮性降低，從而維持了神經(jīng)元功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[13,14]。當(dāng)外界因素如電化學(xué)刺激使得膠質(zhì)細(xì)胞受損增生時，星形膠質(zhì)細(xì)胞的這種作用減弱，導(dǎo)致細(xì)胞外高鉀，提高了神經(jīng)元的興奮性，而且星形膠質(zhì)細(xì)胞的絕緣作用受損[15]，導(dǎo)致神經(jīng)元之間的興奮性異常傳導(dǎo)，在致病因素作用下誘發(fā)癲癇，星形膠質(zhì)細(xì)胞還可以產(chǎn)生和釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子等促發(fā)癲癇的發(fā)作[25]。

3.海馬區(qū)苔狀纖維發(fā)芽：定義[16]為海馬組織齒狀回區(qū)域的顆粒細(xì)胞的軸突即苔蘚纖維在其分子層及CA3區(qū)錐體層等其他地方異常增生。很多研究表明不論是化學(xué)點(diǎn)燃模型還是電點(diǎn)燃模型，一旦點(diǎn)燃成功，經(jīng)過一周后，均可在海馬區(qū)發(fā)現(xiàn)苔狀纖維異常發(fā)芽。正常腦組織中，海馬齒狀回內(nèi)分子層作為顆粒細(xì)胞樹突分布的部位，與苔蘚纖維聯(lián)系甚少[17,18]；但一旦經(jīng)點(diǎn)燃成功后苔蘚纖維發(fā)芽，導(dǎo)致其突觸重組，并與齒狀回顆粒細(xì)胞的樹突形成直接的興奮性突觸聯(lián)系，形成局部環(huán)路導(dǎo)致海馬興奮性增高，增加了癲癇的易感性[19,20]。

上述三種病理變化同時或者先后發(fā)生，表明神經(jīng)元數(shù)目的缺失、星形膠質(zhì)細(xì)胞的增生和海馬苔蘚纖維發(fā)芽三者之間存在相互聯(lián)系，相互影響。已有研究證明神經(jīng)元數(shù)目確實(shí)可能是最早出現(xiàn)的病理改變，其原因可能是由于神經(jīng)元本身的作用為接受外界信息、轉(zhuǎn)換為神經(jīng)電沖動后經(jīng)過加工并傳導(dǎo)各個部位，因此當(dāng)外界的電刺激或者其他化學(xué)刺激傳入后首先需通過神經(jīng)元來接受，并且外界這種刺激超出了神經(jīng)元本身修復(fù)功能，導(dǎo)致神經(jīng)元最早發(fā)生病理學(xué)改變，緊接著出現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞的增生和海馬苔蘚纖維發(fā)芽，最終導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)突觸重塑，海馬失去原來的結(jié)構(gòu)而硬化，經(jīng)過長時間的外界損傷，最終導(dǎo)致突觸重塑更加完全，神經(jīng)異常同步化放電難以終止，這也可能是難治性癲癇發(fā)病機(jī)制之一。

七、癲癇點(diǎn)燃的分子學(xué)研究

目前許多研究已表明有多種神經(jīng)遞質(zhì)參與癲癇點(diǎn)燃過程，包括γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)、谷氨酸、去甲腎上腺素、多巴胺、5-羥色氨、乙酰膽堿、一氧化氮及肽類等多種遞質(zhì)。發(fā)揮主要作用的神經(jīng)遞質(zhì)是以GABA為主的抑制性氨基酸和以谷氨酸為主的興奮性氨基酸[21,22]。

谷氨酸主要存在于神經(jīng)元突觸前膜中，在神經(jīng)元收到刺激后,產(chǎn)生動作電位，完成一次興奮性信號傳導(dǎo)后，存在于突觸間隙中多余的興奮性氨基酸需要被再攝取，再攝取需要借助興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體，而這種轉(zhuǎn)運(yùn)體普遍存在于神經(jīng)細(xì)胞膜和星形膠質(zhì)細(xì)胞膜上[23]，當(dāng)外界損害性因素長期作用于神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致神經(jīng)元數(shù)目減少及星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，引起轉(zhuǎn)運(yùn)體功能異常、缺失，導(dǎo)致攝取谷氨酸能力下降，最終出現(xiàn)氨基酸的堆積，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)過渡興奮[26]。通過這種系統(tǒng)深入的研究癲癇發(fā)生后腦內(nèi)的分子病理學(xué)改變，有助于人們更好的了解癲癇的發(fā)生機(jī)制，從而研究出阻斷這一分子病理學(xué)改變整個過程或者某一過程的藥物，最終服務(wù)于臨床。

八、展望

癲癇點(diǎn)燃作為一種癲癇的動物模型，更好地模擬了人類癲癇發(fā)作時的過程及腦部病理學(xué)變化。蘇彧等[24]學(xué)者通過刺激大鼠額葉皮層，誘發(fā)出大鼠癲癇行為，并通過驚厥測定儀器，監(jiān)測到大鼠皮層驚厥閾值參數(shù)不斷下降，但目前對大鼠皮層刺激研究較少，可以利用這個模型測定大鼠腦內(nèi)不同部位皮層(如額葉、顳葉、頂葉等)，觀察是否可以誘發(fā)出大鼠癲癇樣行為，是否每個部位所誘發(fā)的癲癇行為均有發(fā)作等級之分，并比較各個部位的驚厥閾值大小是否相同或相近，并觀察遠(yuǎn)隔受累部位海馬組織的病理學(xué)變化，以此推測人類腦部不同部位驚厥閾值及發(fā)生的病理改變。