液压冲击伤致外伤后癫（疒间）动物模型的研究进展

　　作者：田远虎,刘绍明,司军强　　作者单位：中国人民解放军兰州军区乌鲁木齐总医院神经外科， 新疆 乌鲁木齐 830000

　　【摘要】外伤后癫(疒间) (PTE) 指颅脑损伤引起的癫(疒间)发作，其发病机制至今尚未完全阐明。复制较为理想的PTE实验动物模型是研究人类PTE发病机制及防治方法的重要基础平台。目前，只有液压冲击伤 (FPI) 致PTE模型系统性地研究了PTE的特征，成为一种新的较为理想的PTE动物模型。本文即就其复制方法、主要特点和研究现状等进行综述。

　　【关键词】 癫(疒间) 创伤后 液压冲击伤 模型 动物

　　创伤性颅脑损伤 (TBI) 是癫(疒间)发生的一个主要原因，据报道，外伤后癫(疒间) (posttraumatic epilepsy，PTE) 约占全部癫(疒间)的5%，症状性癫(疒间)的20%[1]。癫(疒间)发生后会进一步加重伤者脑组织的病理损害及神经生化等改变，使临床处理更加复杂。PTE是一种有望取得预防的疾病[1]，因此，对其发生机制和预防的研究显得尤其重要。通过复制较为理想的PTE动物模型，对深入研究人类PTE的发病机制及探索防治措施有着重要的经济和社会意义。近年来，液压冲击伤 (fluid per-cussion injury，FPI) 致PTE模型由于其实验稳定性和可重复性较好，能够复制PTE的许多临床特征，成为目前一种新的较为理想的PTE模型，已受到许多学者的关注和应用。

　　1 模型概况

　　从定义上看，PTE动物模型是指在TBI后出现反复自发性发作，能模拟人类PTE脑电图和临床特点，并能维持一定时间的动物模型。多年来，一些学者根据研究目的和PTE发病机制的不同，先后建立了数种PTE动物模型，包括氢氧化铝凝胶模型、铁离子注射模型及皮质底切 (cortical undercuts) 模型等[2]。这些模型的损伤机制与真正的脑外伤机制仍相差甚远，不能复制分级的颅脑损伤类型，或具有金属离子的特异刺激作用，使其应用受到一定限制。

　　987年，美国Dixon等[3]学者首次制作大鼠中位FPI模型，其能够复制出其他品系动物模型的许多脑外伤特征。随后，经McIntosh等[4]将其改良为大鼠侧位FPI脑损伤模型。该模型可以较好地模拟临床脑外伤，复制局灶性和弥漫性损伤，包括局部皮质挫伤、硬膜下血肿、蛛网膜下腔出血及白质损伤等病变[5]。2004年，D'Ambrosio等[6]成功建立了大鼠侧位FPI致PTE动物模型，系统性研究了致伤后PTE的特征，且单次严重FPI即足以导致PTE发生;其实验结果首次表明了损伤新皮质的持久高度兴奋性，为研究PTE的病理生理机制及筛选有效的抗癫(疒间)药等提供了一种有效的PTE动物模型。

　　2 FPI模型复制方法

　　该模型通过在颅骨上开一个骨窗，然后用液压打击装置使一定量生理盐水快速冲击硬脑膜表面，造成颅内压瞬间升高，使脑组织变形或移位，导致颅脑损伤[5]。在致伤时，压力大小可由摆锤的高度调节，并通过压力传感器在示波器上显示出打击能量和时程，准确记录致伤能量。

　　根据打击位置不同，打击管可以固定在前囟和人字缝尖中间或矢状缝一侧，由此可分为正中FPI模型与侧位FPI模型两种;近来研究更加强调侧位FPI模型的重要性以及颅骨钻孔位置，以增加其可靠性和重复性[7]。为减少手术和麻醉影响，一般在动物致伤前24 h进行颅骨钻孔和埋置打击管[3];其缺点是由于异物存在和动物搔抓，有感染和打击管脱落的可能性。我们认为：在动物手术后清醒状态立即致伤，可使实验模型尽量与人类TBI机制接近。在液压致伤后将电极植入硬膜外进行长期视频脑电图 (VEEG) 监测，以整个监测期间发作≥2次为癫(疒间)动物的确定标准[8]。

　　液压冲击造成动物轻、中、重度TBI的压力因实验动物及实验条件不同而不完全一致，其影响因素主要包括动物年龄、麻醉药品、FPI装置、颅骨钻孔大小、钻孔位置及连接打击管角度等[8]。该模型可用于兔、猫及大鼠等多种动物，但大鼠是最常用的PTE实验动物，其优点是遗传背景清楚，基因序列与人类较为接近，经济易得，容易饲养，取材方便及抗感染能力强等[3]。

　　3 研究现状

　　侧位FPI模型是目前使用最广泛的TBI实验动物模型[7]，其作为一种新的PTE动物模型，已在国外得到广泛应用。

　　大量动物实验结果表明：侧位FPI可引发脑组织广泛的病理生理及神经生化改变，包括神经细胞丢失、神经胶质增生、轴突芽生、海马长期超兴奋性及海马萎缩等，这些因素可能促进了PTE的发生、发展[9，10]。

　　在此基础上，D'Ambrosio等[6]成功建立了大鼠侧位FPI致PTE动物模型，采用VEEG监测2~16周，发现随时间延长，更多大鼠出现癫(疒间)样波。至损伤后8周时，可以观察到大鼠频繁出现行为学发作，主要表现为点头动作、面部自动症和肌阵挛。病理切片上发现损伤部位神经细胞丢失和神经胶质细胞增生，这与人类PTE病理改变相似[11]。其后，D'Ambrosio等[12]进行了长达7个月的实验研究，发现大多数动物在伤后5~7个月时出现典型的刻板样发作，如动作中断、爬行、面部自动症及对侧后肢肌张力障碍等症状，类似人类的复杂部分性发作。

　　Kharatishvili等[8]对实验大鼠进行了长达1年的研究观察，发现在严重侧位FPI后有43%~50%的动物发生癫(疒间)，潜伏期在7周~1年之间。发作症状随外伤后时间延长逐渐加重，其中继发性全面性发作占所有发作的66% ± 37%。而人类严重TBI和硬膜完整的皮质损伤病人的癫(疒间)发生率只有7% ± 39%[13]，提示轻度TBI也可能导致动物PTE的发生;该推论还有待进一步研究。病理发现：损伤大鼠的齿状回均有苔藓纤维芽生;与致伤后未发生癫(疒间)的大鼠相比，PTE大鼠的突触重组范围和苔藓纤维芽生更为显著，且双侧均有苔藓纤维芽生。如能证明苔藓纤维芽生与癫(疒间)的发生有直接关系，将对抑制或阻止PTE发生有重大作用。研究表明：该模型能够复制人类PTE的许多特征，如致(疒间)动物的(疒间)性放电、行为学发作、病理改变及损伤机制等方面均与人类PTE相似，而且约1/2动物出现自发性反复发作;其为研究PTE发生机制和临床前研究提供了一种较为理想的动物模型[8]。Bonislawski等[14]研究发现：FPI损害了大鼠齿状回的抑制效应，为阻止TBI的严重病理后果提供了新的潜在治疗机制。

　　Garga等[15]认为：FPI动物模型是研究TBI和癫(疒间)发生最常用的模型。该模型具有以下几个优点：①稳定性和重复性好。②伤情可以分级，根据打击力量可以复制出轻、中、重型颅脑损伤。③致伤力定量、准确并可测定，不同实验室之间的实验结果可比性较好。④复制简单，一次头部外伤可诱发癫(疒间)，其损伤机制与临床实际较符合。其主要缺点[8]：①易导致脑干、颈髓损伤和神经源性肺水肿，动物致伤后病死率高 (30%~40%)，增加了实验动物的数量。②致伤后癫(疒间)发生率低 (43%~50%)，且发作频率低，平均 (0.3 ± 0.2) 次/d，需要进行长期的VEEG监测。③大量EEG资料判读及视频回放也是一个主要挑战。④致伤前清醒动物固定困难，致伤部位和方向难以精确控制，致伤力度不稳定，打击管漏液等。因此，今后在模型的稳定性、复制的标准化、操作的规范化、EEG判读预测及降低病死率等方面还有待进一步完善与改进。

　　4 展望

　　综上所述，大鼠侧位FPI模型可以稳定、可靠地复制出人类PTE的许多临床特征，且操作简单，稳定性与可控性较好，为PTE的研究提供了优良的动物实验平台。在模型研究基础上，寻找能够阻止PTE发生或进一步发展的方法，对减轻病人的颅脑损伤和促进恢复具有重要意义。相信随着FPI致PTE模型的逐渐完善，其将为深入研究PTE的发病机制及探索新的有效治疗方法提供一个更为有效的工具。

　　【参考文献】

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