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癫痫是一种反复发作的神经元异常放电引起的暂时性中枢神经系统功能失常性疾病,是神经科的常见病,其在人群中的患病率约为0.5%—2%。 有关癫痫机制研究的思路和设想大多来源于对癫痫病灶的病理和生化活动的详细观察。由于癫痫病灶最常见的病理变化(以海马区为例)是神经元变性、坏死,未死亡神经元树突分布范围的缩小和突触棘的消失,胶质细胞增生以及海马颗粒细胞的轴索发芽等。因此,既往大多癲痫机制假说均以此为依据。对于癫痫发生机制的理解的深入将有助于在防治癫痫的道路上取得新的突破。 近年有关神经元发生(Neurogenesis)的研究正成为脑科学中令人瞩目的热点,在成年大鼠及许多其它成年哺乳动物中均发现有海马的神经元发生现象。一些研究表明这种神经元发生可导致成年动物脑内神经元可塑性的变化,新分化的齿状回颗粒细胞能够整合到既有的海马网络之中,齿状回颗粒下层增生带的祖细胞可以在细胞层及门区的边界增殖后迁移到齿状回颗粒细胞层并 第四军医大学博士学位论文分化为成熟神经元。该发现为神经系统变性疾病及脑血管病等神经科疾病的治疗带来了新的曙光,亦为从脑结构和功能可塑性变化的角度探讨癫痛的发病机制提供了新的思路.因此有关脑内神经前体细胞增殖机制以及新生神经元的功能研究将具有十分重要的意义。 有关成年动物的脑中持续新生神经元发生的生理学角色尚不清楚。齿状回颗粒细胞的新生细胞的比率在出生后及成年期可以受到一些因素的影响,例如:老化,学习,环境刺激,糖皮质激素的水平及齿状回颗粒细胞层的谷氨酸能传入等。此外,最近的研究使用多种病理刺激,包括癫痛发作、脑缺血和脑局部注入毒素等均可引起脑损伤后齿状回的神经元发生产生变化。 海马在癫痛发作的起始及维持中扮演着重要的角色,尤其是部分性癫痈(如颜叶癫痛)。既往对癫痛动物模型的研究表明,癫痛发作或癫痛持续状态(SE)引起的损伤可导致成年啮齿动物齿状回及CA3区产生多种可塑性变化,包括轴突重组、星形胶质细胞激活、树突重塑及颗粒细胞层的散布等,这些组织学变化与人类颖叶内侧硬化的表现十分相似。在动物模型中诱发瘫痈发作时,在齿状回可以观察到明确的神经元发生增强现象,且此种神经元发生的增加与诱发癫痛发作的机制(如化学或电刺激诱发)无关.有证据表明这些新生的神经元与癫痛患者海马的结构和功能异常有关。但关于瘫痈发作引起的损伤与新生齿状回颖粒细胞增殖及生存之间的分子生物机制尚不清楚。对于与瘫痛发作有关神经元发生前体细胞的性质亦仍是一个谜。海马齿状回的神经元发生在癫痛中扮演怎样的角色成为一个引起人们广泛兴趣的问题。 本研究首先制备了铿一匹罗卡品诱导瘫痛持续状态(SE)后慢性发作模型,该模型与人类部分性癫痈主要特征相近.然后在此模型的基础上,我们使用BrdU标记的方法标记分裂细胞,观察实验性翻痛动物海马齿状回神经前体细胞增殖、分化的时间规律,探讨 第四军医大学博士学位论文N一甲基一D一天门冬氨酸受体(NMDAR)表达的变化及细胞凋亡在癫痛发作后神经前体细胞增殖中的作用。进一步通过新型抗癫痈药物托毗酷(Topiramate,TPM)干预,观察使用TPM控制模型大鼠癫痛发作后大鼠海马神经元发生的变化;并通过使用X一射线全脑照射抑制大鼠脑内的细胞增殖,观察其对大鼠癫痛发作行为的影响,探讨海马齿状回神经元发生与癫痛发生(Epi leptogenesis)的相互作用关系。实验结果如下: (1)使用铿一匹罗卡品腹腔注射的方法制备SE后慢性癫痈发作模型。正常雄性成年SD大鼠腹腔注射氯化铿18h后腹腔注射盐酸匹罗卡品,32.5士6.4 min后出现SE,继而发展为RacineW级或V级发作,并出现连续发作。SE后存活鼠经过sd~22d(平均16.sd)的静默期后,观察到出现Racinel一m级的自发反复发作(SRSs)。在观察期中出现的SRSs发作级别从I级(轻微的面部抽搐等)至m级(前肢阵挛发作)不等,其发作时间很少超过lmin。大鼠在SE后20~40d,其SRSs发作频率略有增加,其发作级别通常从I级进展至m级。 (2)正常大鼠海马存在较少的BrdU阳性细胞,海马齿状回BrdU免疫阳性细胞多分布于颗粒细胞层,呈圆形或卵圆形结构,门区及皮质中也有少量的BrdU免疫阳性细胞。铿一匹罗卡品诱导大鼠癫痛持续状态后齿状回神经前体细胞增殖明显增加(P<0.05)。SE后出现SRSs大鼠海马神经元发生较无SRSs大鼠明显增多(P<0.05)。新生细胞大多迁移入颗粒细胞层,并分化为神经元。 (3)在模型大鼠海马,NMDARI免疫阳性细胞主要分布于颗粒细胞层、齿状回门区等,NMDARI免疫阳性细胞大小不等。齿状回颗粒细胞层BrdU免疫阳性细胞大多数均表达有NMDARI;各癫痛组海马CAI、CA3及齿状回门区NMDARI mRNA的表达在SE后8周时与对照组相比无明显变化。 第四军医大学博士学位论文 (4)实验组大鼠海马齿状回门区和CAI区内可见散在的凋亡神经元,TUNEL阳性细胞在海马各个部位分布不均匀,有区域性?