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技術(shù)文章

測量治療嚙齒類動物癲癇的挑戰(zhàn)
更新時間:2023-11-17   點(diǎn)擊次數(shù):725次

什么是癲癇?
癲癇是一種疾?。▽?shí)際上是一組疾?。?,患者的大腦中會出現(xiàn)大量同步放電,即癲癇發(fā)作。癲癇發(fā)作通常會引起痙攣性肌肉收縮,從而導(dǎo)致事故、骨折和舌頭被咬。
有時癲癇發(fā)作會導(dǎo)致患者意識水平下降,這些通常會持續(xù)大約10秒,但也有可能會更長。癲癇的病因多種多樣,包括遺傳(通常發(fā)生在年輕人身上)、腦外傷和中風(fēng)(通常發(fā)生于老年人身上)。



血腦屏障
五千多萬人患有癲癇。盡管有效的藥物可以幫助大多數(shù)癲癇患者,但大約30%的患者無法通過現(xiàn)有藥物獲得幫助。其中一個原因是大腦有一種叫做血腦屏障(BBB)的機(jī)制來保護(hù)它。

血腦屏障是一層細(xì)胞壁,它選擇性地阻止血液中的細(xì)菌、病毒和化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)(大腦和脊髓)。氧氣和激素等化學(xué)物質(zhì)可以通過屏障或被主動輸送,例如作為大腦“燃料"的葡萄糖。

血腦屏障是保護(hù)大腦的強(qiáng)大機(jī)制,但它也確實(shí)導(dǎo)致了原本應(yīng)該緩解癲癇等疾病的藥物被阻止或限制進(jìn)入大腦。如果給予更高劑量的藥物攝入,通過足夠多的藥物來幫助患者,這又可能會對身體的其他器官造成各種負(fù)面影響。


血腦屏障功能圖

直接注入大腦
另一種選擇是將藥物直接注射到大腦中。具體來說,它們可以注射到腦室的腦脊液中(腦室內(nèi)給藥)。腦室在大腦中產(chǎn)生腦脊液。腦脊液是脊椎動物大腦和脊髓中的一種透明液體,提供機(jī)械和免疫保護(hù)。

然而,直到最近,還不知道這種靜脈注射是否有效。德國基爾大學(xué)的Anna Sophia Buschhoff和她的同事[1]使用一種特殊的大鼠進(jìn)行了研究,這種大鼠具有癲癇發(fā)作的遺傳傾向。


使用鼠類家居行為活動觀測箱測量
研究人員將一根聚乙烯管植入大鼠的一個腦室(靜脈插管),并向其注射乙磺酰亞胺(ETX)。ETX是一種廣泛用于治療癲癇患者以減少癲癇發(fā)作的藥物。他們通過在曠場觀察大鼠來監(jiān)測是否有任何異常行為(或沒有觀察到這種行為),并測量大鼠大腦的電活動(EEG)以監(jiān)測棘波放電(導(dǎo)致癲癇發(fā)作的電活動)。

說起來容易做起來難,腦電圖頭需要通過電纜連接到記錄設(shè)備,但大鼠也需要有運(yùn)動自由,這樣它們才能正常活動。這個問題是通過使用諾達(dá)思的鼠類家居行為活動觀測箱(PhenoTyper)解決的。鼠類家居行為活動觀測箱是一種儀器籠,可以方便地測量實(shí)驗(yàn)室大鼠和小鼠的行為,它也可以將電纜連接到旋轉(zhuǎn)接頭上,使大鼠可以自由移動。在這種情況下,它是一個帶有平衡臂的電動旋轉(zhuǎn)裝置,這樣老鼠的頭部也可以上下移動。

大鼠的行為同時使用動物運(yùn)動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)進(jìn)行監(jiān)測。將效果與靜脈注射和尾靜脈注射以及各種不同劑量(包括不含ETX的對照)進(jìn)行比較。



大腦直接注射可減少癲癇發(fā)作
數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,在通過尾靜脈注射ETX的大鼠中,棘波放電沒有減少。然而,在大腦中靜脈注射ETX的大鼠中,即使在低劑量下,刺突波和癲癇發(fā)作也會大大減少,抽搐也會減少。

治療人類癲癇
當(dāng)然,對于人類患者來說,通過套管將藥物注射到大腦中并不是一個很有吸引力的方法。然而,目前正在研究一些更好的可能性:
這些藥物可以與一種分子結(jié)合,這種分子可以通過血腦屏障。藥物也可以用來增加血腦屏障的通透性(盡管這是一個危險的過程,只能在可控的情況下進(jìn)行)。最有希望的途徑是將藥物附著在涂層納米顆粒上,從而穿過血腦屏障[2]。
對于數(shù)以百萬計(jì)的癲癇患者中的一些人來說,這些創(chuàng)新可能會對他們未來的生活產(chǎn)生巨大的影響。


參考文獻(xiàn)
1. Anna-Sophia Buschhoff, Regina Scherlie?, Johanne G. de Mooij-van Malsen, Thomas Schiffelholz, Ulrich Stephani, Peer Wulff, (2022).  Intrathecal application of ethosuximide is highly efficient in suppressing seizures in a genetic model of absence epilepsy.  Epilepsy Research 184, 106967.

2. Dadparvar, M., Wagner, S., Wien, S., Kufleitner, J., Worek, F., von Briesen, H., & Kreuter, J. (2011). HI 6 human serum albumin nanoparticlesDevelopment and transport over an in vitro bloodbrain barrier model. Toxicology Letters, 206(1), 60-66.

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