癫痫疾病背景

癫痫是一种临床常见的慢性神经系统疾病，由脑部神经元异常高度同步化放电引起，并导致短暂的大脑功能障碍。癫痫具有反复性和短暂性，表现为反复的癫痫发作，会突然间毫无缘由的发作，严重影响患者生活质量，甚至有些患者的癫痫发作并发症（舌咬伤、缺血缺氧性脑病、外伤、窒息、肺部感染等）还可能会危及患者生命。深入研究癫痫发病机制并提高癫痫疾病诊疗水平是癫痫领域的重点。在科学实验的研究中，癫痫动物模型的制备是癫痫领域研究中的基础技术。

图1. 癫痫发作大脑异常放电示意图

癫痫动物模型

癫痫的发病机制非常复杂。中枢神经系统兴奋与抑制间的不平衡导致癫痫发作，其主要与离子通道神经递质及神经胶质细胞的改变有关。

慢性癫痫模型能够反映癫痫发作的起始、发展以及伴随的脑部病理生理的改变。这为更加深入研究癫痫提供了基础。根据给予刺激的强度和诱发的病情程度的不同，可分为点燃模型、持续性癫痫模型和自发性癫痫模型。Lithium(锂)-Pilocarpine(匹罗卡品)模型是目前应用最多的癫痫持续状态模型及自发发作模型。Lithium-Pilocarpine模型发生发展过程与人类颞叶癫痫高度相似，具有相同的病理学基础，近年来一直被认为是研究颞叶癫痫的理想模型。点燃模型能较好模拟癫痫进行性发展和长期反复的自限性发作的特点，可控性和重复性好，造模快速，死亡率低。而急性癫痫模型常为单次处理即可诱发癫痫的一次急性发作模型。包括最大电休克发作（MES）癫痫模型和戊四唑（PTZ）癫痫模型。

图2. 动物癫痫点燃模型（Marshall GF, et al. Dis Model Mech. 2021.）

点燃（Kindling）是指通过重复不变的亚抽搐剂量的电刺激或周期性的亚抽搐剂量的化学药物稳定刺激，导致癫痫活动的强度逐渐增加，最终出现全身性癫痫发作。点燃模型是一种理想的癫痫动物模型，其致痫性增高具有永久的保留能力，可较好的模拟人类癫痫的进行性发展和长期反复的自限性发作形式。点燃模型又可分为电点燃模型和化学点燃模型。前者是在杏仁核、海马区埋植入电极，并反复给予一定强度的阈下刺激从而达到点燃的效果；而后者则是通过神经系统或脑室内反复注射具有兴奋性毒性的谷氨酸类似物海人酸（kainic acid，KA）或者亚惊厥剂量的戊四唑（PTZ），从而导致癫痫。

图3. 癫痫发作的分级（Ryu B, et al. Cell Rep. 2021.）1级：面部抽搐、咀嚼；2级：点头；3级：单侧前肢抬起阵挛；4级：双侧前肢抬起阵挛及站立；5级：站立阵挛及侧倒；6级：癫痫持续状态或死亡。

癫痫的脑电检测和分析

癫痫是由脑部神经元异常高度同步化放电引起，异常放电首先在病灶部位出现，继而泛化传播到整个神经网络，癫痫发作期间的典型表现就是神经元的异常放电，因此脑电图（EEG）被认为是评估癫痫发作最重要的手段和工具。

图4. 动物癫痫模型脑电检测与分析（Kätzel D, et al. Nat Commun. 2014.）

服务

我司可进行多种癫痫动物模型的制备，并提供神经电生理记录和后续数据分析服务。具体实施主要包括刺激电极（给药套管）埋植、脑电电极埋植、电（化学）刺激、神经电生理信号记录、数据分析等步骤。

参考文献

[1]Marshall GF, Gonzalez-Sulser A, Abbott CM. Modelling epilepsy in the mouse: challenges and solutions. Dis Model Mech. 2021 Mar 1;14(3):dmm047449.

[2]Ryu B, Nagappan S, Santos-Valencia F, Lee P, Rodriguez E, Lackie M, Takatoh J, Franks KM. Chronic loss of inhibition in piriform cortex following brief, daily optogenetic stimulation. Cell Rep. 2021 Apr 20;35(3):109001.

[3]Kätzel D, Nicholson E, Schorge S, Walker MC, Kullmann DM. Chemical-genetic attenuation of focal neocortical seizures. Nat Commun. 2014 May 27;5:3847.