高频电刺激伏隔核对锂—匹鲁卡品癫痫大鼠急性发作期的影响

发布时间：2018-02-27 19:08

本文关键词： 脑深部电刺激伏隔核颞叶颞叶癫痫锂-匹鲁卡品癫痫大鼠模型　出处：《南方医科大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：癫痫是神经系统常见疾病之一,以脑神经元异常放电引起反复痫性发作为特征。全球约有6500万癫痫患者,其中1/3患者的抗癫痫药物治疗效果不佳,而外科手术切除致痫灶仅适合少部分患者,因此对于那些既无法通过药物改善癫痫发作症状又不能接受传统外科切除手术的癫痫患者来说,发展一种新的外科替代治疗手段迫在眉睫。深度脑刺激疗法(Deep Brain Stimulation, DBS)主要是将电极置入患者脑内,运用脉冲光发生器刺其大脑的某些核团,纠正异常的大脑电环路,从而减轻这些神经方面的症状,与永久性的不可调节和不可逆的损伤大脑的治疗方法不同(毁损),DBS并不破坏大脑结构,可以允许今后的进一步治疗。近年来,DBS疗法广泛运用于治疗运动障碍性和神经精神性疾病并取得了不错的疗效,因其具有可逆性,可调控性,微创性的特点,临床工作者正逐渐尝试将此治疗手段应用于药物难治性癫痫患者。到目前为止,很多颅内靶点用于研究DBS抑制癫痫发作,包括海马,丘脑前核,丘脑底核,小脑,黑质等。1、海马：海马(hippocampus)在颞叶癫痫的发生和传播过程中,海马结构起到非常重要的作用。高频率和低频率电刺激海马对癫痫的抑制作用研究由来已久。早期的动物实验发现,给予海马一次持续1min的低频电刺激(4Hz)就足以升高电点燃模型动物的后放电阈值。我们实验室也发现,以合适的刺激模式给予海马CA3区1Hz的电刺激,不但可以显著减慢癫痫的形成过程,还可以降低已经癫痫的严重程度和风险。给予海马130Hz的高频率电刺激1周,可以显著提高后放电阈值,增加后放电潜伏期,减少后放电持续时间。2、丘脑前核：丘脑前核(anterior nucleus of the thalamus, ANT) ANT被认为是癫痫传播通路上的一个门控结构,因此成为DBS治疗难治性癫痫可选靶点。动物实验证明,与治疗PD均用高频电刺激不同,在ANT部位的高于130Hz的高频率刺激和20Hz的较低频率刺激,均可有效延长由匹鲁卡品诱导的癫痫发作潜伏期,抑制异常脑电的传播。电刺激ANT治疗难治性癫痫的小规模临床试验比较多,最早在1985年的研究中发现了电刺激ANT的抗癫痫效应。最近的几项研究发现,双侧高频电刺激(90-185Hz,4-10μv,波宽60-120μs)STN是一种有效安全的治疗措施,可以使癫痫的发作频率平均降低49%～75.6%,间歇刺激和持续刺激的疗效未见差异,而且未见明显的副作用。3、丘脑底核：丘脑底核(Subthalamic nucleus,STN)是NECS的重要环节,通过电刺激抑制STN,或是将GABA能受体激动剂注入STN,均发现能不同程度抑制SNR,继而去抑制DMAZ,达到抗癫痫的效果。对于刺激的时间,Vercueil做了5秒组和10分钟组研究,5秒的双侧高频电刺激性(130Hz,60微秒,强度为刚好在刺激引起运动障碍的阂值以下)STN,可以抑制遗传癫痫敏感大鼠失神癫痫发作和脑电图上显示的棘慢波,单侧刺激没有效果,双侧持续刺激STN10分钟后棘慢波放电被暂时抑制,但是在2分钟内重新出现,刺激前和刺激后,棘慢波放电累积持续时间并没有显著的改变。应用前者相同的刺激参数电刺激STN5—10秒,对大鼠单侧杏仁核注射海人酸(KA)点燃的边缘叶癫痫模型同样有抗癫痫效。4、小脑：小脑(cerebellum)深部核团接受表层蒲肯野细胞抑制性传入,其兴奋性传出到达丘脑,影响丘脑神经元的兴奋性。因此,兴奋小脑表层细胞可以起到抑制丘脑的作用。研究人员在1955年就发现,小脑的电活动可以影响大脑结构的痫性放电。多项动物实验表明,刺激小脑蚓体和中上表面皮层,比刺激侧面半球能更加有效地抑制大脑痫性放电；电刺激小脑对颞叶癫痫比对感觉运动皮层的局灶性癫痫有效。此外,我们观察到,电刺激小脑顶核对癫痫的抑制作用具有频率依赖性,1Hz低频刺激可以抑制杏仁核电点燃癫痫的形成,而3Hz的电刺激没有作用。5、黑质：SN是参与癫痫控制的重要结构。SN分成黑质致密部(SNpc)和黑质网状部(SNR)两部分,SNR是SN最大的部分,是癫痫黑质控制系统的重要结构,主要含GABA能神经元。这些神经元上含有GABAA受体。黑质致密部主要含多巴胺能神经元,其发出的多巴胺能传出通路在抑制癫痫发作中不起主要作用,而由黑质网状部发出到上丘的GABA能传出通道在抑制癫痫发作中起着明显的作用。在成年大鼠,双侧SNR微注射GABAA激动剂,如muscimol均可以抑制癫痫；相反,注射GABAA拮抗剂,如bicuculline,则会促进癫痫的发生和发展。上述颅内靶点对抑制癫痫发作均有一定效果,但效果参差不齐。然而无论临床实验还是基础实验对于伏隔核在此方面应用的关注都较少。伏隔核(Nucleus Accubens,NAc)位于尾状核头部、壳核的前部,侧面与透明隔相接。其在大脑的奖赏,快乐,笑,成瘾,侵犯,恐惧,以及安慰剂效果等活动中起重要作用。部分研究表明,NAc中神经递质多巴胺含量的增加对于抑制癫痫发作有重要作用,该结论提示NAc可能是调控癫痫发作的重要靶点。NAc以分为两部分：壳部和核部。两部位接受传入纤维和传出纤维的投射不同,故生理功能不同。NAc壳部毁损术治疗颞叶癫痫已取得良好效果,其原理可能与抑制癫痫样脑电扩布有关。然而,NAc-DBS对颞叶癫痫发作是否产生同样影响目前鲜有报道。大鼠锂-匹鲁卡品模型可重复颞叶癫痫患者重要的病理变化,如海马神经元损失,苔状纤维出牙生长,新皮质神经元退行性变化等。故该模型是研究颞叶癫痫的理想模型。在本实验中,应用锂-匹鲁卡品成功诱导大鼠癫痫发作后,高频率电刺激NAc壳部和核部,观察其大鼠对癫痫发作的影响。目的：本实验通过对大鼠双侧伏隔核电刺激行高频率电刺激,研究其对锂-匹鲁卡品诱导的大鼠癫痫行为的影响,为临床治疗药物难治性癫痫提供新的思路。方法：实验大鼠按随机数字表顺序分为五组,DBS壳部组(A),DBS核部组(B),假处理壳部组(C),假处理核部组(D),对照组(E),每组6只大鼠。DBS组置入电极并给予高频率电刺激,假处理组置入电极不给予电刺激。对照组不置入刺激电极。大鼠经水合氯醛(400mg/kg)腹腔麻醉后头部固定于立体定位架上。参照PaxionsWaston《大鼠脑立体定位图谱》,定位NAc壳部和核部、海马、前额叶皮质坐标,利用立体定向仪将电极植入脑内,双侧NAc壳部和核部分别置入双极刺激电极。右侧海马和前额叶皮质分别置入脑电图记录电极。刺激电极和记录电极头端导线以微型接头连接,用牙科水泥将电极固定于颅骨表面。术后3天每日腹腔注射青霉素预防感染。电极置入一周后,大鼠腹腔注射锂-匹鲁卡品诱导癫痫发作,根据Racine分级标准对大鼠癫痫发作强度评级：1级,闭眼和咀嚼运动；2级,节律性点头；3级,前肢痉挛；4级,前肢痉挛伴后肢直立；5级,痉挛、直立伴跌倒。1、2、3级定义为第一阶段发作,即局限性发作；4、5级定义为第二阶段发作,即全身性发作。全身性癫痫发作持续60分钟后,腹腔注射安定10mg/kg终止发作。第一阶段发作时程为局限性发作持续时间,第二阶段发作时程为全身性发作持续时间,总发作时程为局限性发作和全身性发作持续时间的总和。在锂-匹鲁卡品给药1.5h后给予大鼠腹腔注射安定10mg/kg,再行DBS组NAc壳部和核部高频率电刺激。刺激参数：130Hz,100μs,150μA.电刺激持续60分钟,每10分钟间隔30秒。观察大鼠行为发作强度和脑电图变化。结果： 1.高频率电刺激对首次癫痫发作潜伏期的影响与对照组相比,DBS壳部组首次癫痫发作平均潜伏期明显延长(27.7±2.5分钟vs.13.5±1.1分钟,P0.01),而DBS核部组虽有延长趋势,但无统计学差异(15.7±1.4分钟vs.13.5±1.1分钟,P=0.31)。此外,DBS壳部组与DBS核部组之间首次癫痫发作潜伏期的差异有统计学意义(27.7±2.5分钟vs.15.7±1.4分钟,P0.01)。 2.高频率电刺激对癫痫发作行为强度的影响与对照组相比,DBS壳部组癫痫发作行为强度明显抑制(2.3±0.5vs.4.3±0.8,P0.01),而DBS核部组行为强度虽有减轻趋势,但无统计学差异(3.8±0.8vs.4.3±0.8,P=0.24)。此外,DBS壳部组与DBS核部组之间发作行为强度的差异有统计学意义(2.3±0.5vs.3.8±0.8,P0.01)。 3.高频率电刺激对不同阶段发作时程的影响与对照组相比,DBS壳部组第二阶段发作时程明显缩短(30.2±3.1分钟vs.73.8±7.3分钟,P0.01),同时总发作时程亦缩短(62.3±10.8分钟vs.85.5±16.7分钟,P0.05),但第一阶段发作时程明显延长(32.1±2.8分钟vs.11.7±0.9分钟,P0.01)。而DBS核部组有类似趋势但无统计学意义(58.3±5.5分钟vs.73.8±7.3分钟,P=0.11；72.2±14.5分钟vs.85.5±16.7分钟,P=0.16；13.8±1.1分钟vs.11.7±0.9分钟,P=0.31)。此外,DBS壳部组和DBS核部组之间第二阶段发作时程和第一阶段发作时程的差异有统计学意义(30.2±3.1分钟vs.58.3±5.5分钟,P0.01；32.1±2.8分钟vs.13.8±1.1分钟,P0.01),但总发作时程的差异并无意义(62.3±10.8分钟vs.72.2±14.5分钟,P=0.31)。结论：在锂-匹鲁卡品模型急性期,高频率电刺激NAc壳部能够延长首次癫痫发作潜伏期,减轻癫痫发作行为强度,同时缩短第二阶段发作时程和总发作时程。该结果提示：1、NAc壳部可能参与颞叶癫痫的边缘系统调控环路2、NAc壳部可能影响癫痫样脑电波扩布3、NAc壳部可能是DBS治疗难治性颞叶癫痫的新靶点。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R742.1

【参考文献】