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。
(一)点燃模型
【造模机制】点燃模型是指重复初始的亚惊厥剂量的刺激(电/化学药物刺激)丘脑和海马等部位,逐渐降低惊厥发作阈值并提高敏感性,经历一个从部分性发作(1~3级)到全身发作(4~5级)的慢性过程,最终表现为反复、自发发作。
【造模方法和模型特点】
1.电刺激点燃模型 是研究癫痫发生机制使用最多的复杂部分性模型。能否出现点燃取决于刺激持续时间、强度、刺激间隔时间等参数。标准的刺激条件为电流强度3mA,持续2秒,1次/日(小鼠);8mA,持续4秒,2次,日(大鼠),直至出现5级发作,即被认为达到完全点燃。选取连续10次达到5级发作的大鼠用于筛选抗痫药及机制研究。点燃过程可分为6个阶段:①同侧面部抽搐;②两侧面部抽搐;③点头;④对侧前肢出现阵挛;⑤站立伴阵挛性跳跃;⑥摔倒伴全身强直一阵挛发作。电刺激脑部许多部位可引起点燃,最易点燃部位为杏仁核,其次为新皮质区和海马。
2.化学点燃模型-马桑内酯点燃模型 马桑内酯(coriaria lactone)1.25~1.75mg/kg肌内或腹腔注射,1次/84小时,平均为15次(7~20次)。第8次给药后,动物出现凝视、呼吸急促、外耳静脉扩张,之后发展为运动不协调、面部抽搐、触须抖动、前肢抽动(发作级别为1~3级),伴有棘波和多棘波。完全点燃大鼠表现为站立伴双上肢抽动(4级)和失去姿势平衡、摔倒(5级),最终表现为全身强直-阵挛发作,持续10~20秒,脑电图(EEG)表现为高波幅痫性放电。该模型病理改变主要为海马区星形胶质细胞明显变性、坏死,提示马桑内酯对星形胶质细胞和大脑皮质细胞有损伤性作用,该损伤可能在诱导癫痫发作中起一定作用。该模型建立简便,点燃效率高,死亡率低,适于推广。
【模型评估和应用】点燃模型行为规范,可控性和重复性好,易于判断与定量研究。为研究人类癫痫发生机制、药物有效性及抗癫痫药物耐药的分子机制,寻找新的或更有效的治疗药物,提供了一个理想的动物模型。此模型较好地模拟了人类癫痫发生、扩布和形成的全过程,因此,被认为是更为接近人类癫痫的慢性模型。点燃模型被广泛用于寻找治疗部分性发作的新药,在点燃过程中预先给予所测试的药物,观察该药物能否阻止或延缓点燃现象的发生,以检测该药是否具有抗惊厥作用和(或)抗癫痫灶形成的作用。
(二)持续性癫痫模型和自发性癫痫模型
1.Lithium-Pilocarpine模型
【造模机制】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。Pilocarpine为胆碱能肌肉激动剂,全身给药可引起癫痫发作。氯化锂用来提高机体对 pilocarpine敏感性。
【造模方法和模型特点】Lithium 125mg/kg腹腔注射,18~24小时后,pilocarpine 30mg/kg腹腔注射。给pilocarpine前30分钟,腹腔注射东莨菪碱1mg/kg,以减轻外周症状。其发生发展过程可分为急性期、静止期、慢性期。急性期:表现为癫痫持续状态,持续24小时。惊厥行为反应级别采用 Racine分级标准。静止期:发作完全停止,恢复正常进食与活动,体重回升,部分易激惹,有攻击行为;EEG正常;持续4~44天。慢性期:出现反复自发性的癫痫发作,相当于点燃模型的4~5级,持续数秒至数十秒,2~3次/周。Lithium-Pilocarpine模型与年龄具有高度相关性,在成年鼠诱导后,100%可出现自发性的癫痫发作,潜伏期为(15±3)天,神经元损害主要位于海马、丘脑、梨状核、新皮层;在18~24天龄大鼠诱导SE后,22%可出现自发性的癫痫发作,潜伏期为(37±25)天,神经病理改变与成年鼠相同,在7~11天大鼠诱导后,无自发性的癫痫发作,无神经损害。
【模型评估和应用】参见海人酸模型。
2.海人酸模型
【造模机制】海人酸(kainic acid,KA)结构类似谷氨酸,能产生很强的神经兴奋作用。KA与突触后膜的海人酸受体结合,产生兴奋性突触后电位,引起癫痫发作。
【造模方法和模型特点】全身给药(静脉或腹腔注射),KA 4mg/kg;局部给药(脑室内、单侧或双侧海马、杏仁核、梨状核、纹状体等)0.1~2.0μg。根据症状表现可分为急性期(注射后4~7天)、静止期(急性期后4~7天)、慢性期。急性期(癫痫持续状态):注射KA几分钟后,出现须动、面部肌肉抽动、尾巴翘起,之后为凝视、点头、咀嚼、双上肢抖动,最终发展为向对侧翻滚、全身强直,持续3~5小时。静止期:发作完全停止,恢复正常进食与活动,体重回升,部分大鼠易激惹,有攻击行为。慢性期(自发发作):自发性反复的癫痫发作是这一时期的主要特点。发作类似于杏仁核点燃发作,持续40~60秒,表现为流涎、咀嚼、双上肢阵挛性抽动、湿狗样抖动、战立、失去姿势平衡而摔倒。
【模型评估和应用】Lithium-Pilocarpine和KA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(神经元丢失、胶质细胞增生、苔藓纤维丝状芽生等),对大部分抗癫痫药物耐药,被广泛应用于抗癫痫药物耐药机制及癫痫发生的分子机制研究中。