动物模型 | 癫痫动物模型的构建

人间宝藏

癫痫是神经系统常见的慢性疾病之一, 其以异常放电的脑神经元的引起的短暂大脑功能障碍为特征, 全世界约有多达7000万人受其影响，对于癫痫的研究需要借助动物模型。癫痫动物模型是指经过诱导后出现癫痫发作并有一定致痫倾向的一种特殊的动物群体。建立癫痫动物模型的目的是设法概括和阐明这些异常的电活动，以及与之相关的很多潜在的神经解剖、生物化学和遗传因素。

动物的选择

癫痫发作可以通过急性损伤或遗传影响等方式出现在几乎所有具有中枢神经系统的动物上，所以癫痫模型动物范围非常广泛。

啮齿类动物

啮齿类动物是研究神经发育和生物医学的重要品种，在细胞放电特征、突触功能、神经递质的作用等方面相关的报道非常多。大鼠、小鼠等啮齿类动物仍是迄今为止最常见的动物模型。虽然，小鼠和人类有很多相似之处，然而，两者在某些基因、蛋白质功能方面存在一定差异。

同样的，即使是相同物种或密切相关的物种，如大鼠和小鼠，在神经发生方面仍存在程度和功能的差异，从而在致痫过程中的潜在的关键方面也存在差异，在选择模型时，需要考虑到不同品系之间的遗传背景的差异。例如，某些品系的小鼠比其他小鼠更能耐受海人酸（KA) ，而癫痫产生过程中大鼠和小鼠对于海马室管膜下区的影响有所不同。

犬

狗癫痫模型有很强的应变-依赖和表面效度，可用于模仿人类遗传性癫痫的临床表现。利用在狗身上自发放电的癫痫模型可以研究EEG相关的痫性发作以及评估抗癫痫药物的治疗效果。

无脊椎动物

无脊椎动物也可以用于癫痫模型 ，例如裸鳃类软体动物，用于研究不同反应下的基本神经机制，例如研究脑外伤这一最常见的癫痫致病原因。非洲爪蟾蝌蚪是神经发育研究的经典模型，该动物最近常被用来研究戊四氮(PTZ)诱导的癫痫发作。

海龟对大脑缺氧耐受性好，可用于大脑体外研究，以及一些神经元异常兴奋和细胞死亡等的研究。

造模方法

一、化学药物诱发癫痫动物模型

啮齿类动物引发的自发发作常用匹鲁卡品或海人酸诱发，这些药物常常诱发出颞叶癫痫，表现出和人类相似的疾病特点。

• 海人酸是啮齿类动物诱发颞叶癫痫的最常见化合物之一，是L型谷氨酸的类似物，全身或颅内局部给予海人酸可以导至神经元去极化从而引发癫痫。啮齿类动物注射海人酸后出现癫痫发作，通常会继发全面发作，并出现明显的海马硬化相关的组织病理学变化。
  优点：海人酸是损伤比较集中于海马区域，而不是像匹鲁卡品一样同时能够损伤到新皮层区域。
• 匹鲁卡品是一种毒蕈碱型乙酰胆碱受体激动剂。全身或颅内局部注射匹鲁卡品可以引发癫痫发作，形成边缘叶癫痫持续状态。其结构的损伤以及之后出现自发性发作与人类复杂部分发作相似。
• 反复PTZ（戊四氮）或三氟乙醚注射同样被广泛应用于非成熟啮齿类动物来模仿复发性全身强直阵挛发作。
  
  

造模方法：化学吸入剂三氟乙醚是一种易挥发、起效迅速的神经系统刺激物，在三氟乙醚癫痫模型中，老鼠被置入中央通有三氟乙醚的密室中，10〜20min后动物就可以诱发肌阵挛发作，之后出现前肢阵挛、姿势不稳、强直发作。该模型恢复快，动物会在30min之内恢复正常行为。该模型需要连续5〜10d每天诱发5次，每次间隔至少2h。

二、电刺激诱发癫痫模型

电休克诱发惊厥（ES）是电刺激中研究最多的模型。电休克只需要1次，不需要立体定向植入电极，可以分为最小和最大电休克模型。最小电休克是一个假定的肌阵挛癫痫模型，可以通过角膜电极电流刺激引起。在这种情况下，癫痫样活动通常在前额较为突出，并与最小阵挛行为有关。最大电休克常用于模仿全身强直一阵挛发作。它主要是与后脑癫痫发作有关，可以通过一定强度的耳部电流刺激形成。

三、高热惊厥模型

热惊厥动物模型用于研究热惊厥是否会引起神经元损伤以及引起癫痫发作的生理机制。

造模方法：将出生10〜12d的啮齿类动物至于高温环境下，在30min内将温度提高到40〜42 ℃可以刺激形成惊厥发作。

优缺点：这样诱发的癫痫发作比化学物品诱发的发作更敏感，然而可以通过突然静止不动、自动症和身体前驱样强直来区分。

四、新生儿缺氧模型

缺血缺氧性脑病是新生儿癫痫的最常见原因。这种癫痫对常规抗癫痫药有耐受性，常见的后遗症包括神经运动和神经认知缺陷以及癫痫发作。

造模方法：幼鼠（生后10〜12d ) 暴露于缺氧环境中15min，之后出现自发性癫痫发作以及苔藓纤维发芽和行为学改变，包括社会功能缺陷、记忆障碍和攻击性行为。而年轻的（生后5d) 和成年（生后60d ) 动物在这种环境下并不会出现癫痫发作。

五、外伤性癫痫模型

外伤性癫痫是成年人症状性癫痫的主要病因，占症状性的癫痫的20%，是指在外伤1周后出现反复发作的自发性癫痫。模拟创伤后癫痫最常用的方法之一为冲击损伤模型（FPI) 。

在这个模型中，一次严重的FPI足以引起外伤性癫痫，并可能会从额顶叶癲痫继而发展为颞叶内侧癫痫，出现双重病理改变。病理发现外伤后颞叶内侧癫痫有苔藓纤维出芽和海马神经元丢失现象。

总结

我们很难设计一个能概括癫痫所有特征的动物模型，而且目前的模型都不完美，故应意识到各种模型的局限性。但需要强调的是，动物模型应该是复杂系统的简单表示，模拟疾病的特定方面，而决不是试图复制具有人类疾病的所有复杂性。因此，无论何时使用动物模型，定义一个特定的问题并确保所选模型符合目的，根据目的制造和选择模型才是至关重要的。

来源：慢性病学杂志，Chronic Pathematology J.