顳葉癲癇大鼠海馬病理變化對(duì)學(xué)習(xí)記憶障礙影響的研究進(jìn)展

鐘敏琴，左 昕

癲癇(spontaneous recurrent seizure，SRS)是常見(jiàn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病之一，反復(fù)自發(fā)發(fā)作是其主要癥狀。長(zhǎng)期反復(fù)發(fā)作可對(duì)患者認(rèn)知功能，包括語(yǔ)言、記憶、計(jì)算等造成嚴(yán)重?fù)p害，加重患者精神心理負(fù)擔(dān)，45%的癲癇患者有記憶障礙等行為異常，10% ～20%的癲癇兒童需要特殊教育［1］。癲癇所造成的危害不僅在于癲癇發(fā)作本身，還在于反復(fù)發(fā)作的慢性癲癇所致的智能障礙。因此，研究癲癇造成學(xué)習(xí)記憶障礙的機(jī)制和篩選尋找治療這種學(xué)習(xí)記憶障礙的藥物較為迫切。而顳葉癲癇在成人的各種類型癲癇中預(yù)后最差，約有60%～70%患者發(fā)展為難治性癲癇，且顳葉癲癇并發(fā)精神障礙比其他類型癲癇高4～12倍，多為癡呆或精神分裂癥樣特征，尤其是引起視覺(jué)空間損傷，但機(jī)制卻不清楚［2］。顳葉癲癇發(fā)作大多由顳葉、海馬等病變引起，而內(nèi)側(cè)顳葉、海馬與學(xué)習(xí)記憶的形成密切相關(guān)，細(xì)胞凋亡、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生和神經(jīng)肽Y分泌減少等機(jī)制亦越來(lái)越受到重視［3］。

1 顳葉癲癇病理中的海馬硬化機(jī)制

顳葉癲癇發(fā)作主要與海馬硬化、血管畸形和腫瘤等病變有關(guān)，由于海馬原發(fā)病變及長(zhǎng)期發(fā)作引起大腦缺氧，造成海馬環(huán)路損傷，患者多有學(xué)習(xí)、記憶障礙。海馬硬化是顳葉癲癇最常見(jiàn)的病理類型，主要表現(xiàn)為神經(jīng)元脫失和膠質(zhì)細(xì)胞增生。學(xué)習(xí)、記憶功能涉及邊緣系統(tǒng)和前額葉等相關(guān)腦區(qū)，其中最重要的結(jié)構(gòu)是海馬環(huán)路，以往研究認(rèn)為，神經(jīng)元壞死是導(dǎo)致海馬硬化的原因［4］。為進(jìn)一步探討海馬硬化與神經(jīng)元凋亡的關(guān)系，有研究采用顳葉癲癇患者手術(shù)切除的顳葉病灶，檢測(cè)神經(jīng)細(xì)胞凋亡及相關(guān)基因產(chǎn)物的蛋白表達(dá)［5］。

2 癲癇發(fā)作中的生化機(jī)制

癲癇發(fā)作中普遍存在神經(jīng)元內(nèi)鈣離子(Ca2+)超載現(xiàn)象，這種異常的Ca2+內(nèi)流是神經(jīng)元同步化放電的先決條件，導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和可塑性的改變。缺失誘餌蛋白c－Jun氨基末端激酶(c－Jun N－termina1 kinases，JNK)是影響細(xì)胞發(fā)育、分裂和分化的三大通路之一，有研究發(fā)現(xiàn)JNK在癲癇組表達(dá)上調(diào)可能是通過(guò)JNK/SAPK的途徑影響了相關(guān)蛋白質(zhì)的磷酸化，從而促成癲癇的發(fā)生［6］。線粒體外的電壓依賴性陰離子選擇性通道(vo1tage－dependent anion－se1ective channe1，VDAC)可增強(qiáng)外膜滲透性，對(duì)線粒體的代謝具有重要作用，有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明VDAC直接參與了線粒體功能障礙和神經(jīng)元損傷的過(guò)程［7］。

3 有關(guān)癲癇大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

目前研究海馬、前額葉皮層等腦區(qū)在學(xué)習(xí)和記憶中的作用，常采用以大鼠為對(duì)象的空間認(rèn)知記憶能力測(cè)定［8］。

3.1 Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

在大鼠海馬中注射紅藻氨酸(一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì))，與海馬齒狀回顆粒細(xì)胞軸突末梢上的紅藻氨酸受體結(jié)合，可增加突觸末梢膜的通透性，使顆粒細(xì)胞中的谷氨酸大量釋放，重吸收減少;谷氨酸作用于海馬CA3區(qū)錐體細(xì)胞，使其過(guò)度興奮后變性、壞死，從而誘發(fā)顳葉癲癇;同時(shí)上述病理變化導(dǎo)致海馬環(huán)路損害，造成不同程度的學(xué)習(xí)、記憶障礙。對(duì)誘發(fā)顳葉癲癇發(fā)作的小鼠，用Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)發(fā)作后學(xué)習(xí)、記憶障礙，并對(duì)其海馬病理變化的時(shí)間相關(guān)性進(jìn)行研究［9］。

3.1.1 實(shí)驗(yàn)方法 經(jīng)過(guò)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，各組的逃避潛伏期逐漸縮短，說(shuō)明大鼠經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)會(huì)逐漸記住周?chē)h(huán)境中的線索，形成穩(wěn)定的記憶。手術(shù)后癲癇組與正常對(duì)照組比較，顳葉癲癇發(fā)作后出現(xiàn)學(xué)習(xí)記憶障礙，定位航行實(shí)驗(yàn)和空間搜索實(shí)驗(yàn)中尋找平臺(tái)的能力均較正常對(duì)照組明顯下降，尋找平臺(tái)的策略以隨機(jī)式和邊緣式為主，并且學(xué)習(xí)記憶功能障礙程度有隨發(fā)作時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸加重的趨勢(shì)，以注藥后2 個(gè)月最為嚴(yán)重［10］。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 頸部皮下注射驚厥劑(10 mg/kg)，誘發(fā)SD大鼠癲癇發(fā)作后5～7 d，癲癇閾值降低，成為具有以癲癇反復(fù)發(fā)作為特征的敏感動(dòng)物。病理檢查提示，紅藻氨酸造成注射側(cè)海馬損傷，并隨時(shí)間延長(zhǎng)而加重;對(duì)側(cè)海馬損傷可能與長(zhǎng)期癲癇發(fā)作引起的缺氧等原因有關(guān);雙側(cè)海馬損傷均在癲癇發(fā)作后2個(gè)月左右達(dá)高峰，損害程度CA3＞CA4＞CA2＞CA1區(qū)［11］。顳葉癲癇發(fā)作后，學(xué)習(xí)、記憶障礙程度與海馬損傷程度有時(shí)間相關(guān)性，海馬損傷越重，學(xué)習(xí)、記憶障礙越嚴(yán)重;發(fā)作2個(gè)月后學(xué)習(xí)、記憶障礙程度未進(jìn)一步惡化，這可能與長(zhǎng)期癲癇發(fā)作引起海馬不可逆的損傷有關(guān)［12］。長(zhǎng)期顳葉癲癇發(fā)作對(duì)大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力造成損害，如果在發(fā)作早期使用藥物或手術(shù)干預(yù)，終止癲癇發(fā)作，可能會(huì)改善空間學(xué)習(xí)記憶功能障礙［13］。

3.2 大鼠癲癇抽搐實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

給大鼠肌注馬桑內(nèi)酯建立癲癇抽搐實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用學(xué)習(xí)記憶行為與海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞壞死程度觀察相結(jié)合的方法，進(jìn)一步揭示海馬與學(xué)習(xí)記憶的內(nèi)在關(guān)系。在檢驗(yàn)大鼠記憶能力方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步檢驗(yàn)單純的條件刺激對(duì)大鼠的影響。利用出口門(mén)的形狀特點(diǎn)和箱內(nèi)壁不變的參照線索來(lái)定位出口，從而逃避電擊，這一定位能力的好壞直接反應(yīng)了大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力的優(yōu)劣，指標(biāo)是大鼠平均逃避潛伏期的長(zhǎng)短［14］。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，條件性回避反應(yīng)習(xí)服時(shí)間顯著延長(zhǎng)，甚至不能建立起條件性回避反應(yīng)［15］。說(shuō)明海馬神經(jīng)細(xì)胞損傷的大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力明顯下降，近乎喪失記憶能力。

3.3 印防己毒化學(xué)點(diǎn)燃癲癇實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

印防己毒化學(xué)點(diǎn)燃癲癇模型是一種與人類癲癇發(fā)生、形成具有高度相似性的慢性癲癇模型。定位航行試驗(yàn)的結(jié)果表明，癲癇頻繁發(fā)作可以損害大鼠獲取經(jīng)驗(yàn)(學(xué)習(xí))的能力。無(wú)論是全面、部分或頻繁發(fā)作，大鼠的空間記憶能力都受到損害。在此模型中進(jìn)行水迷宮作業(yè)訓(xùn)練，頻繁發(fā)作組有明顯學(xué)習(xí)記憶能力的損害，而全面和部分發(fā)作組，學(xué)習(xí)能力無(wú)明顯損害，但記憶能力下降［16］。

4 海馬神經(jīng)細(xì)胞中的星型膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)記憶的影響

海馬結(jié)構(gòu)在大腦學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中起到重要作用，除海馬神經(jīng)細(xì)胞外還有星形膠質(zhì)細(xì)胞也參與學(xué)習(xí)記憶過(guò)程［17］。海馬膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少伴有大鼠學(xué)習(xí)記憶能力下降，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以改善由于膽堿能神經(jīng)元破壞造成的大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙;而將培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞移植到基底核和中間隔區(qū)，可以改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶障礙［18］。膠質(zhì)纖維酸性蛋白(g1ia1 fibri11ary acidic protein，GFAP)僅存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞，為星形細(xì)胞特異性標(biāo)記物。電誘導(dǎo)大鼠癲癇后，海馬的GFAP－mRNA和蛋白質(zhì)水平降低，導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶能力下降，而經(jīng)過(guò)水迷宮訓(xùn)練的大鼠GFAP表達(dá)增高顯著，提示迷宮訓(xùn)練對(duì)記憶損害有保護(hù)作用［19］。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，對(duì)顳葉癲癇大鼠學(xué)習(xí)、記憶障礙程度與海馬病理變化進(jìn)行相關(guān)性研究，可為其治療時(shí)機(jī)的選擇提供幫助。為改善顳葉癲癇發(fā)作后引起的學(xué)習(xí)、記憶障礙，應(yīng)在其發(fā)作早期進(jìn)行藥物或手術(shù)干預(yù)。然而，這些都僅限于對(duì)個(gè)別基因及其編碼蛋白與顳葉癲癇關(guān)系的探討，其效率有限，難以發(fā)現(xiàn)新的相關(guān)基因和蛋白，試圖從基因的角度完全闡明癲癇的發(fā)病機(jī)制，并找到攻克癲癇的治療手段依然存在一定的困難。

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