動物運(yùn)動軌跡在測量治療嚙齒類動物癲癇的應(yīng)用
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(shí)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
全世界有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(gè)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。
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：來自斯特拉斯堡的遺傳缺失癲癇大鼠（GAERS）。
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(gè)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�；顒�。這個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)危險(xiǎn)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 Scherließ, 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.
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(shí)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
全世界有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(gè)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：來自斯特拉斯堡的遺傳缺失癲癇大鼠（GAERS）。
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(gè)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�；顒�。這個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)危險(xiǎn)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 Scherließ, 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 nanoparticles—Development and transport over an in vitro blood–brain barrier model. Toxicology Letters, 206(1), 60-66.
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