偏頭痛動物模型研究進展

陶 禹 孫玉芳 張 園 陶 金△

（1 蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院生理學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)系，蘇州 215123；2 蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)科，蘇州 215004）

依據(jù)國際頭痛分類第3 版 (The International Classification of Headache Disorders 3rd edition, ICHD-3)，偏頭痛臨床特征為單側(cè)顳部周期性反復(fù)發(fā)作的中重度搏動性頭痛，是常伴隨有惡心、嘔吐、畏光畏聲及感覺運動障礙等一系列癥狀的慢性神經(jīng)系統(tǒng)致殘性疾病，每次發(fā)作可持續(xù)4～72 小時[1,2]。

最新的流行病學(xué)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球偏頭痛病人占比已超過14%，國內(nèi)患病率低于平均水平，但也已經(jīng)達到了9.3%，其中女性病人占比遠高于男性，占總數(shù)的70%以上。偏頭痛具有一定的家族聚集性，其遺傳率為42%，我國研究顯示遺傳率為46.0%～52.1%。此外，如果偏頭痛頻繁發(fā)作且沒有得到及時有效的治療，有可能導(dǎo)致繼發(fā)性的疾病，如焦慮癥、腦梗死、癲癇、高血壓等。偏頭痛由于其高患病率、高致殘率以及高發(fā)作頻率，被世界衛(wèi)生組織列為第七大致殘原因，且患病人數(shù)仍在增長[3,4]。偏頭痛往往造成病人長時間的劇烈疼痛，嚴重地影響了他們的工作學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，造成嚴重的心理壓力，乃至給家庭和社會帶來較大的經(jīng)濟負擔[5,6]。迄今為止，偏頭痛暫無特效藥物，其臨床治療主要依賴于服用阿片類、曲坦類和非甾體抗炎類等鎮(zhèn)痛藥物，國外也出現(xiàn)了一些降鈣素相關(guān)基因肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)受體拮抗劑類藥物，如烏布吉泮(ubrogepant)[7]和瑞美吉泮(rimegepant)[8]。這些藥物雖然能在短時間內(nèi)有效緩解偏頭痛，但并不能從根源上治療偏頭痛，反而會帶來一些嚴重的不良反應(yīng)，包括呼吸抑制、心絞痛、藥物耐受及依賴等[9,10]。近年來，國際上開發(fā)出了CGRP 單克隆抗體治療法[11,12]，盡管其能有效緩解偏頭痛癥狀，但是其不良反應(yīng)不明確，價格昂貴，治療效果有限且難以保存與運輸，并不能解決偏頭痛治療的難題[13]。因此，明確偏頭痛的具體發(fā)病機制迫在眉睫，亟需尋找新的偏頭痛藥物靶點并開發(fā)更為安全有效的藥物。在對偏頭痛的病理生理機制進行研究時，選擇合適的動物模型是一個最基礎(chǔ)，卻又舉足輕重的環(huán)節(jié)。

實驗性動物模型可以模擬人類疾病的臨床表現(xiàn)和發(fā)病機制，可大批量的復(fù)制和收集樣品，有助于減少后續(xù)臨床試驗的風(fēng)險。然而，由于偏頭痛的發(fā)病機制暫不明確，眾多學(xué)者基于一定的理論基礎(chǔ)提出了不同的假說，其中主要分為三種，分別為血管源性學(xué)說、皮質(zhì)擴散性抑制(cortical spreading depression, CSD)學(xué)說、三叉神經(jīng)血管學(xué)說，并據(jù)此建立了不同的偏頭痛動物模型[14]。早期的研究較為片面地認為偏頭痛是原發(fā)性血管疾病或者原發(fā)性神經(jīng)疾病。隨著研究的不斷深入，目前主流的觀點認為偏頭痛是神經(jīng)和血管相互作用而引起的，偏頭痛的先兆發(fā)生由CSD 引起，隨后三叉神經(jīng)血管系統(tǒng)被激活，促使痛覺信號上傳至大腦的同時刺激了血管活性物質(zhì)的釋放，共同形成偏頭痛的病癥[9]。然而，單一的理論學(xué)說并不能全面反映偏頭痛發(fā)病機制，這些模型也有各自的優(yōu)劣，所以要根據(jù)自己的實驗?zāi)康呐c側(cè)重點，針對性地選擇合適的模型。也有一些研究在發(fā)現(xiàn)偏頭痛潛在的病理生理機制或者新的治療藥物后，在不同的偏頭痛模型中加以重復(fù)來驗證其普適性[15]。本文對這些經(jīng)典偏頭痛動物模型進行綜述，為研究人員選擇與應(yīng)用一個簡便而有效的動物模型提供一定的幫助，也為研究偏頭痛的發(fā)病機制、藥物開發(fā)、疾病預(yù)防和臨床診療奠定基礎(chǔ)。

一、基于血管源性學(xué)說的動物模型

該學(xué)說是最早提出的闡釋偏頭痛發(fā)病機制的學(xué)說，認為偏頭痛是一種原發(fā)性血管疾病，顱內(nèi)外血管的異常搏動是誘導(dǎo)偏頭痛的根本原因。偏頭痛先兆期的非疼痛癥狀由血管異常收縮導(dǎo)致部分神經(jīng)元供血不足缺氧而引起，而發(fā)作期的疼痛癥狀由隨后血管擴張壓迫并觸發(fā)血管壁神經(jīng)末梢上的壓力型傷害性感受器、釋放痛覺相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)與血管活性物質(zhì)而引起[16,17]。此外，由于血管異常搏動的程度不同，所產(chǎn)生的癥狀也會有所差異。

1. 在體血管擴張模型

（1）理論依據(jù)：直接或間接刺激待研究的血管，模擬偏頭痛急性發(fā)作時的血管舒張狀態(tài)，并通過靜脈注射藥物研究其對血管舒張狀態(tài)的影響。

（2）造模方法：將犬[18]或貓[19]等大型動物麻醉后，切斷其迷走神經(jīng)，引起頸外動脈血管舒張，改變其血流量與氧飽和度。隨后暴露頸外動、靜脈吻合處，灌注不同藥物。過程中需要通過氣管插管與人工呼吸維持動物呼吸，并記錄動物的體溫、心率、血壓等生命體征以保證其存活。

近年來，經(jīng)Villalón 等進一步改良[20,21]，建立了大鼠封閉顱窗模型來模擬偏頭痛的急性發(fā)作。將大鼠麻醉并固定于腦立體定位儀上，留置左股靜脈和左股動脈，分別用于靜脈給藥和監(jiān)測平均動脈壓。隨后鉆薄一小塊覆蓋硬腦膜動脈的頂骨，直至用預(yù)冷的生理鹽水刺激時硬腦膜動脈清晰可見。手術(shù)后讓大鼠恢復(fù)1 h 以上，在距離待研究血管約200 μm 的顱窗表面放置一個雙極刺激電極，并用50 μA 逐步遞增到200 μA 的電流，以5 Hz，1 ms的刺激程序持續(xù)刺激10 s，直至血管直徑舒張到最大。在血流動力學(xué)穩(wěn)定至少60 min 后，測定硬腦膜動脈直徑和平均動脈壓的基線值，并通過左股靜脈注射不同藥物，測定藥物對這兩個指標的影響。

（3）觀測指標：本模型中，動物一直處于麻醉狀態(tài)，無法觀察行為學(xué)指標，主要以動脈血流量峰值作為評判標準，以檢驗不同偏頭痛治療藥物對血管收縮能力的影響。

（4）模型特點：該模型應(yīng)用范圍較為有限，主要適用于在認為偏頭痛是由血管擴張引起的基礎(chǔ)上，篩選已有藥物對血管收縮能力的調(diào)節(jié)作用。其優(yōu)點是便于同時研究多個血管，對比藥物對不同血管作用的特異性。但其缺點也很明顯，該模型不適用于尋找新的偏頭痛治療靶點，對偏頭痛的理解也較為片面，動物生理狀態(tài)也很難做到十分穩(wěn)定。此外，使用大型動物的經(jīng)濟成本也較高，并且盡管在灌注不同藥物時間要先用生理鹽水沖洗，但并不能完全消除前一種藥物的影響。

（5）研究應(yīng)用：有研究通過該模型證實了口服氟西汀抑制辣椒素誘導(dǎo)的頸外血管擴張，這種抑制作用可以部分解釋其潛在的預(yù)防抗偏頭痛作用[18]。此外，選擇性腺苷A2A受體拮抗劑一定程度上可以預(yù)防硬腦膜動脈擴張，有治療偏頭痛的潛力[20,21]。

2. 硝酸甘油型偏頭痛模型

（1）理論依據(jù)：硝酸甘油是一種脂溶性的神經(jīng)遞質(zhì)一氧化氮(nitric oxide, NO)供體，易于通過血腦屏障，可以直接刺激血管平滑肌，導(dǎo)致血管擴張。在偏頭痛病人發(fā)作期，外周血液中NO 及其代謝產(chǎn)物亞硝酸鹽的含量都會顯著上升，而使用一氧化氮合成酶抑制劑則可以緩解病人的偏頭痛相關(guān)癥狀。目前已有研究證實，硝酸甘油產(chǎn)生的NO 可以直接激活第二信使環(huán)磷酸鳥苷(cyclic guanosine monophosphate, cGMP)，并通過調(diào)控下游信號通路引起顱內(nèi)、外血管的擴張，激活傷害性感受神經(jīng)元，誘導(dǎo)偏頭痛的發(fā)作。此外，NO 還可以促使降CGRP從腦血管周圍的三叉神經(jīng)末梢釋放，引起神經(jīng)源性炎癥反應(yīng)與腦血管過度擴張，從而參與偏頭痛的發(fā)作。臨床上靜脈注射硝酸甘油也容易引起病人短期的劑量依賴性頭痛癥狀，且硝酸甘油周期性重復(fù)給藥可以引起持續(xù)性的痛覺敏化。

（2）造模方法：該模型以小鼠和大鼠為實驗動物，通常采用腹腔注射硝酸甘油的方式造模，若實驗動物為大鼠，亦可采用皮下注射和靜脈注射法造模[22,23]，而依據(jù)注射方法的不同，該模型又可分為急性模型與慢性模型。

急性偏頭痛模型通常采用大鼠后頸部皮下注射法[24,25]，選取300 g 左右的SD 大鼠，以10 mg/kg的劑量單次注射硝酸甘油制劑。其配方為：30%無水乙醇，30%丙二醇和5 mg/ml 的硝酸甘油，以雙蒸水定容，注射時可用生理鹽水稀釋硝酸甘油制劑。

慢性偏頭痛模型以Pradhan 等的小鼠腹腔注射法為例[26,27]，選取體重為20～30 g 的C57 小鼠，以10 mg/kg 的劑量腹腔注射硝酸甘油制劑，連續(xù)9天。注射硝酸甘油制劑后如需進行其他藥物干預(yù)，則至少間隔15 min 后方可給藥。大鼠腹腔注射法一般選取300 g 左右的SD 大鼠，同樣以10 mg/kg 的劑量，按實驗需求連續(xù)注射多日。

（3）觀測指標：小鼠可在注射硝酸甘油制劑2 h后采用vonFrey 法和熱板法檢測其后爪的機械痛和熱痛閾值，造模成功的小鼠機械痛和熱痛閾值降低，體重增長放緩，活動減少，出現(xiàn)畏光等偏頭痛相關(guān)癥狀。大鼠也會出現(xiàn)機械痛和熱痛閾值降低的現(xiàn)象，同時于給藥后的1 h內(nèi)可以觀察到明顯的頻繁撓頭、雙耳發(fā)紅、豎毛等不安的行為表現(xiàn)，并在約3 h 后減少活動，恢復(fù)平靜。急性偏頭痛模型大鼠還會出現(xiàn)在注射后30 min 內(nèi)出現(xiàn)雙耳變紅、爬籠次數(shù)增加、前肢頻繁撓頭等行為[24]。

（4）模型特點：該模型造模方法簡便、成本較低、對實驗技術(shù)與條件要求低，同時與人類偏頭痛癥狀相似性高，病理狀態(tài)穩(wěn)定，適用性強，因此成為最為常用的偏頭痛模型之一。該模型行為學(xué)改變較為明顯，成功率高，很容易實現(xiàn)短期內(nèi)大量造模并剔除造模失敗的個體，并可根據(jù)實驗設(shè)計延長注射天數(shù)，維持偏頭痛癥狀。然而，無論是哪種注射方法，硝酸甘油都不能特異性的影響顱內(nèi)外血管，而是對全身血管都起效，因此所產(chǎn)生的癥狀與病理狀態(tài)的改變可能并非與偏頭痛相關(guān)。此外，由于硝酸甘油用量較高，可能會引起腦內(nèi)Fos 基因的非特異性激活，對于判斷大腦中參與偏頭痛的腦區(qū)較為不利[28,29]。

（5）研究應(yīng)用：饒怡菲等[25]采用硝酸甘油急性偏頭痛模型證實天麻-鉤藤可能通過影響代謝途徑從而實現(xiàn)緩解偏頭痛的作用。Alarcón-Alarcón 等[30]采用硝酸甘油慢性偏頭痛模型發(fā)現(xiàn)該模型存在性別二態(tài)性，即相同的造模程序下，雌性小鼠機械痛敏持續(xù)天數(shù)比雄性小鼠更久，而瞬時受體電位離子通道8(transient receptor potential melastatin 8, TRPM8)可能是導(dǎo)致雄性小鼠更容易從偏頭痛癥狀中恢復(fù)的原因之一。

二、基于皮質(zhì)擴散性抑制學(xué)說的動物模型

皮質(zhì)擴散性抑制學(xué)說主要是針對偏頭痛先兆提出，該學(xué)說認為偏頭痛發(fā)作時，引起腦血流變化的并非血液中的某些物質(zhì)，而是神經(jīng)系統(tǒng)的作用。在受到外界因素的刺激后，神經(jīng)細胞內(nèi)外離子濃度發(fā)生變化，產(chǎn)生一系列短暫的去極化過程，并由刺激部位沿著皮層向頂部和額部以每分鐘3～5 mm 的速度呈波浪式的擴散傳播，引起腦部血流量的改變，從而產(chǎn)生早期的偏頭痛癥狀[31]。早期的功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)數(shù)據(jù)也證實偏頭痛病人腦部的血流改變是沿著視覺皮質(zhì)擴散的[32]。

1. 皮質(zhì)刺激模型理論依據(jù)

對皮質(zhì)直接進行電、化學(xué)、機械刺激均可以引起CSD，并可能激活三叉神經(jīng)傳入系統(tǒng)，延緩腦膜中血液流動速度，介導(dǎo)同側(cè)腦膜血漿蛋白外滲。由于該模型需要在顱骨多處鉆孔并埋置電極，手術(shù)難度較大，用小鼠造模易損傷腦組織，因此目前主要用發(fā)育成熟的成年大鼠（2 個月齡以上，體重一般> 300 g）造模。

2.造模方法

（1）電刺激法[15]：選取300 g 左右的SD 大鼠，麻醉后固定于腦立體定位儀上，并維持正常的體溫、心率等生理指標。然后暴露顱骨，用顱骨鉆分別于前囟前方1～3 mm，旁側(cè)2～4 mm 處和前囟后方7～8 mm，旁側(cè)1～2 mm 處鉆孔，平行插入兩個電極到皮質(zhì)向下1 mm 處?？梢栽O(shè)置一個記錄孔，通過將玻璃電極（電極內(nèi)液為0.5 M 醋酸鈉溶液），插入到皮層向下0.9 mm 處或置于皮層表面來記錄皮層穩(wěn)定電位和腦皮質(zhì)電圖，以避免電極插入時誘發(fā)的CSD。在電刺激前1 h 破壞硬腦膜以避免電刺激硬腦膜造成的干擾并保證電刺激時動物狀態(tài)穩(wěn)定。給予1 mA，300 ms 方波脈沖刺激以誘發(fā)CSD。

（2）化學(xué)刺激法[33,34]：目前氯化鉀化學(xué)刺激模型使用較多。選取200～250 g 的SD 大鼠，麻醉后固定并暴露顱骨，于前囟后方6 mm，旁側(cè)5 mm 處鉆開一加藥孔；于前囟前3 mm，旁側(cè)2 mm 處鉆開一記錄孔，避免損傷皮質(zhì)。記錄電極設(shè)置方法同上。接下來用纖維針戳破給藥孔中的硬腦膜，暴露一小塊皮質(zhì)，并滴加濃度為1 M 的氯化鉀溶液，30 s 后用棉球吸出剩余溶液。也可依據(jù)實驗需求采用其他化學(xué)藥物（如N-甲基-D-天冬氨酸，10 mM）進行刺激[35]，相應(yīng)的藥品用量也需進行調(diào)整。

（3）機械刺激法[36]：選取300 g 左右的SD 大鼠，麻醉固定后暴露顱骨，可將顱骨磨薄并加入硅油以增加其透明度。隨后于前囟后方3.5～4 mm，旁側(cè)5.5～6 mm 處鉆開一記錄孔；于記錄孔前或后2～3 mm處鉆開一針刺孔，避免損傷皮層。記錄電極設(shè)置方法同上。用針尖端直徑0.1 mm，錐度10.5 的無菌鋼針進行機械刺激，刺入深度為l mm，持續(xù)1～2 s，注意避開血管，盡量減小對硬腦膜的損傷。

3.觀測指標

主要以記錄電極所采集到的電生理數(shù)據(jù)為判斷造模是否成功的指標，數(shù)據(jù)包括CSD 出現(xiàn)的持續(xù)時間、幅度、頻率等。

4.模型特點

該模型可以較好的模擬偏頭痛先兆癥狀的發(fā)病機制，尤其是皮質(zhì)電生理活動，模型穩(wěn)定性與可重復(fù)性高，造模成本較低。其缺點主要在于動物處于麻醉狀態(tài)，無法檢測或觀察行為學(xué)變化，無法模擬偏頭痛的痛覺信息加工過程，對于記錄設(shè)備的要求也較高。

5.研究應(yīng)用

Andreou 等[15]通過電刺激引起CSD 證實了單脈沖經(jīng)顱磁刺激可以阻斷體內(nèi)皮質(zhì)擴張性抑制，這可能是磁刺激治療偏頭痛的機制之一。Yurauchi 等[33]同時采用化學(xué)刺激和機械刺激引起CSD，發(fā)現(xiàn)阻斷β-腎上腺素能受體可以調(diào)節(jié)CSD 相關(guān)的腦血流反應(yīng)，并有助于對偏頭痛的預(yù)防。

三、基于三叉神經(jīng)血管學(xué)說的動物模型

該學(xué)說是目前認可度最高的學(xué)說，該學(xué)說認為三叉神經(jīng)血管系統(tǒng)(trigeminal vascular system, TGVS)中的血管、神經(jīng)和神經(jīng)遞質(zhì)相互影響共同導(dǎo)致了偏頭痛的發(fā)作。當腦膜受到傷害性刺激后，腦膜周圍的傷害性感受器被激活，痛覺信息傳入到三叉神經(jīng)節(jié)并通過三叉神經(jīng)脊束核傳入到感覺皮質(zhì)，產(chǎn)生痛覺反應(yīng)；另一方面，三叉神經(jīng)在受到傷害性刺激后會釋放CGRP、P 物質(zhì)等，促使血管擴張，血漿內(nèi)含物外滲，引發(fā)神經(jīng)源性炎癥，從而導(dǎo)致反復(fù)發(fā)作的偏頭痛[37]。

1. 硬腦膜刺激模型

（1）理論依據(jù)：偏頭痛的痛覺信息主要由顱內(nèi)外的痛敏組織內(nèi)的傷害性感受器在受到刺激后傳入到三叉神經(jīng)，并最終傳入到皮質(zhì)產(chǎn)生痛覺。硬腦膜是顱內(nèi)主要的痛敏組織，其中的血管周圍分布有大量來自于三叉神經(jīng)節(jié)眼支的神經(jīng)末梢，偏頭痛發(fā)作時硬腦膜的血管擴張，產(chǎn)生炎癥介質(zhì)和機械壓力，直接激活傷害性感受器并傳入到三叉神經(jīng)節(jié)[38,39]。因此可以采用電刺激或化學(xué)刺激[40]的方法直接刺激硬腦膜產(chǎn)生炎癥從而誘導(dǎo)偏頭痛發(fā)作。該模型需要在不破壞硬腦膜的前提下進行腦部手術(shù)，因此文獻中大多使用大鼠造模而較少使用小鼠進行造模。

（2）造模方法：電刺激法[41～43]是目前最常用的硬腦膜刺激模型，一般選擇電刺激硬腦膜上矢狀竇區(qū)域。選取300 g 左右的成年SD 大鼠，麻醉后固定于腦立體定位儀上。隨后在大鼠顱骨表面前囟前4 mm 和后6 mm 處各鉆開一小孔，避免破壞硬腦膜，避免造成大量出血。將兩個電極分別垂直插入到小孔中，電極底部與硬腦膜接觸，并在顱骨表面用牙科水泥固定電極。術(shù)后3 天使大鼠恢復(fù)并進行適應(yīng)性訓(xùn)練，然后連續(xù)7 天以頻率20 Hz，脈寬0.25 ms，電流2.5～3.5 mA（或電壓3～6 V）的方波脈沖進行電刺激，每次刺激時間為2 h。為了避免刺激電流/電壓過大，可先將刺激頻率調(diào)為1 Hz，并將能引起大鼠節(jié)律性顫頭或者胡須顫動的最小電流/電壓設(shè)置為刺激電流/電壓?；瘜W(xué)刺激法：選取300 g 左右的SD 大鼠，麻醉固定后，在前囟后囟連線中點右側(cè)5 mm 處鉆開一小孔，避免破壞硬腦膜并埋置導(dǎo)管以牙科水泥固定。待大鼠恢復(fù)后，單次向?qū)Ч軆?nèi)緩慢注入10 μl 炎癥湯進行化學(xué)刺激即可引起急性偏頭痛[44]，其配方為：1 mM 的緩激肽、5-HT、1 組胺和0.1 mM 的前列腺素E2，溶于PBS 中。若需要引起大鼠慢性偏頭痛，則需要每日向?qū)Ч軆?nèi)加入10 μl 炎癥湯，連續(xù)刺激7 天[45]。

（3）觀測指標：造模后大鼠眶周機械痛閾值下降，出現(xiàn)明顯的頻繁甩頭、顫動、過度理毛等行為，血漿中的CGRP 和P 物質(zhì)含量上升[46]。

（4）模型特點：符合目前的主流學(xué)說，對實驗設(shè)備要求較低，可以依據(jù)實驗需求通過增加刺激天數(shù)以延長造模時間，大鼠在清醒狀態(tài)下可以較好的表現(xiàn)出行為學(xué)變化。其缺點主要是手術(shù)復(fù)雜，鉆孔時容易破壞硬腦膜，短期內(nèi)無法大量復(fù)制。由于電極和套管埋置較淺，因此在刺激或飼養(yǎng)過程中，動物的應(yīng)激撓頭和生活活動很容易造成電極和套管掉落從而導(dǎo)致造模失敗，也可能導(dǎo)致其他非痛覺相關(guān)腦區(qū)的間接激活。

（5）研究應(yīng)用：Cao 等[41]采用電刺激硬腦膜引起偏頭痛，并證實了電刺激降低了三叉神經(jīng)節(jié)小直徑神經(jīng)元的A 型鉀通道電流，增加了P/Q 型和T型鈣通道電流，從而導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性提高。也有研究報道在化學(xué)刺激硬腦膜急性偏頭痛模型中，電針刺可以調(diào)節(jié)Aσ 纖維來起到鎮(zhèn)痛的作用[44]。而另一項研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)刺激硬腦膜引起的慢性偏頭痛大鼠腸道中，菌群分布和微生物代謝途徑發(fā)生了改變，乳酸桿菌顯著減少而色氨酸相關(guān)代謝物顯著增加，這可以用作輔助診斷偏頭痛的生物標記[45]。

2. 三叉神經(jīng)節(jié)刺激模型

（1）理論依據(jù)：三叉神經(jīng)是支配頭面部的感覺神經(jīng)，有證據(jù)表明在偏頭痛發(fā)作時，三叉神經(jīng)系統(tǒng)處于異常興奮的狀態(tài)，三叉神經(jīng)脊束核尾側(cè)的c-Fos免疫陽性細胞數(shù)量也明顯上升。因此可以使用電刺激、化學(xué)刺激或機械刺激的方法，直接激活三叉神經(jīng)節(jié)，從而模擬偏頭痛的發(fā)作。同皮質(zhì)刺激模型類似，由于需要埋置電極至顱以下較深處，大多選擇成年大鼠進行造模以避免較大的組織損傷。

（2）造模方法：以電刺激三叉神經(jīng)節(jié)法為例[47,48]，選取300 g 左右的SD 大鼠，麻醉后固定于腦立體定位儀上。隨后暴露顱骨，于前囟后方3.7 mm，左右側(cè)各約2.9～3.1 mm 處分別鉆一小孔，正下方對應(yīng)左右兩側(cè)的三叉神經(jīng)節(jié)。垂直向兩側(cè)小孔中插入電極尖端至硬腦膜下9.2～9.7 mm 處，為防止電極松動，可在顱骨表面用牙科水泥固定電極。在牙科水泥凝固后，用1.2 mA，5 Hz，5 ms 的方波脈沖刺激兩側(cè)三叉神經(jīng)節(jié)，持續(xù)5 min，也可適當調(diào)整電流大小和持續(xù)時間。如需實現(xiàn)慢性偏頭痛模型，則連續(xù)每日都需要進行1 次電刺激。

（3）觀測指標：大鼠眶周機械痛閾值下降，口鼻處分泌物增加，血液中CGRP 水含量上升。電刺激后短時間內(nèi)大鼠可能會出現(xiàn)過度理毛、節(jié)律性顫抖、頻繁甩頭、躁動不安等異常行為。

（4）模型特點：該模型符合目前的主流學(xué)說，許多行為學(xué)表現(xiàn)與臨床病人相似，也很容易通過動物的行為表現(xiàn)判斷出造模是否成功。其缺點主要在于三叉神經(jīng)節(jié)中還包含傳遞非傷害性刺激和運動信號的神經(jīng)元，并且模型采用逆行激活三叉神經(jīng)節(jié)的方式，并非直接刺激傷害性感受器，因此該模型的中樞信號的處理過程缺乏特異性與準確性。同時由于電極埋入的位置過深，兩個電極直接對腦組織造成了較大的機械損傷，可能會產(chǎn)生包括腦出血、炎癥反應(yīng)、神經(jīng)修復(fù)等一系列生理病理過程，不利于中樞機制的研究。較大的腦組織損傷也有可能導(dǎo)致動物出現(xiàn)狂躁、發(fā)瘋或呆滯等異常表現(xiàn)，易與偏頭痛癥狀相混淆，因此需要實驗人員有極高的操作技術(shù)以盡量減少對腦組織的損傷。

（5）研究應(yīng)用：有文獻報道，選擇性抑制5-HT7受體可以部分減少電刺激三叉神經(jīng)節(jié)引起的CGRP 釋放，從而說明5-HT7受體可能在偏頭痛的病理生理過程中起作用[48]。

四、基于其他學(xué)說的動物模型

1. 基因工程鼠模型

（1）理論依據(jù)：該模型基于偏頭痛基因?qū)W說，主要針對一種常染色體顯性遺傳的家族性偏癱型偏頭痛進行研究。家族性偏癱型偏頭痛是一種單基因遺傳病，主要有三個亞型，分別與三種離子通道編碼基因的突變有關(guān)。I 型由與編碼電壓門控鈣離子通道蛋白α1 亞基 (Cav2.1) 的基因CACNA1A 相關(guān)，II 型與編碼陽離子通道Na+/K+-ATP 酶轉(zhuǎn)運亞α2 基的基因ATP1A2 相關(guān)，III 型與編碼電壓門控鈉離子通道蛋白α1 亞基(Nav1.1)的基因SCNA1A 相關(guān)[49]?？梢酝ㄟ^導(dǎo)入不同的基因培育對應(yīng)的偏頭痛動物模型。

（2）造模方法：目前對于I 型家族性偏癱型偏頭痛模型應(yīng)用較多，可將對應(yīng)的帶有突變位點的致病基因CACNA1A (192Q/192Q) 導(dǎo)入到小鼠中，繁育并鑒定出純合子小鼠作為偏頭痛模型[50]。

（3）觀測指標：小鼠頭面部機械痛閾值下降，可能會出現(xiàn)畏光、頭痛、單側(cè)肢體無力的癥狀。

（4）模型特點：該模型可以很好的模擬家族性偏癱型偏頭痛的癥狀，而其他模型無法做到控制相應(yīng)的基因發(fā)生突變。但是，基因工程小鼠的培育較為復(fù)雜，需要花費大量的時間成本和經(jīng)濟成本去繁育并篩選出純合子小鼠，無法短時間內(nèi)大批量復(fù)制模型。該模型還有一個缺陷就是，家族性偏癱型偏頭痛可能并非由單一基因突變引起的，同時還可能存在其他未發(fā)現(xiàn)的致病基因，因此該模型應(yīng)用范圍非常局限。

（5）研究應(yīng)用：Vecchia 等[51]對攜帶CACNA1A(192Q/192Q)致病基因的小鼠進行一系列的研究后發(fā)現(xiàn)其抑制性和興奮性皮質(zhì)神經(jīng)元Cav2.1 通道的表達模式發(fā)生改變，影響了抑制性和興奮性突觸傳遞并導(dǎo)致皮質(zhì)興奮性-抑制性平衡失調(diào)，這可能是家族性偏癱型偏頭痛的發(fā)病機制之一。

2. 5-HT 耗竭模型

（1）理論依據(jù)：該模型主要基于神經(jīng)遞質(zhì)學(xué)說，早期的研究發(fā)現(xiàn)偏頭痛病人血漿中5-HT水平下降，而尿液中5-HT 代謝物水平上升。隨著研究的深入，目前已證實全腦內(nèi)低水平的5-HT 含量是誘發(fā)偏頭痛的關(guān)鍵因素之一[52,53]。5-HT 是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在偏頭痛早期，血小板大量聚集并釋放5-HT，使腦部血管緊張性收縮，血管壁通透性增加，血流量減少并釋放炎癥介質(zhì)引起血管周圍炎癥，出現(xiàn)先兆癥狀；隨后，聚集的血小板逐漸減少，5-HT 被大量分解，血管收縮作用降低，從而導(dǎo)致腦血管異常擴張，引發(fā)偏頭痛癥狀[54]。該模型利用單胺類神經(jīng)遞質(zhì)抑制劑利血平耗竭5-HT，并通過鼠血凝塊注射法引起局部血管痙攣共同誘導(dǎo)偏頭痛。

（2）造模方法：以小鼠為例[55]，連續(xù)14 天皮下注射利血平(10 mg/kg)，每日1 次。于第14 天將小鼠麻醉，經(jīng)顱骨穿刺向每只小鼠大腦皮質(zhì)注射2 μl的鼠血凝塊。

（3）觀測指標：小鼠在注射利血平后出現(xiàn)閉目、進食量減少、腹瀉、體溫下降等常見的利血平不良反應(yīng)，在注射鼠血凝塊后進一步出現(xiàn)撓頭、翻滾、煩躁乃至抽搐等癥狀。

（4）模型特點：該模型經(jīng)濟成本較低，符合偏頭痛病人體內(nèi)5-HT 水平降低、痛閾下降的特點。然而該模型動物致死率極高，可重復(fù)性差，造模周期長，皮質(zhì)注射難度較高，理論基礎(chǔ)也較為片面。此外，利血平不良反應(yīng)較多，也會影響兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)（如多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素等）含量，這些神經(jīng)遞質(zhì)的生理病理作用也要納入考慮。隨著對偏頭痛病理機制的認識加深，該模型已經(jīng)很少被采用。

（5）研究應(yīng)用：段浩博等[56]發(fā)現(xiàn)清腦鎮(zhèn)痛膠囊可以降低利血平致偏頭痛模型大鼠血漿和中腦組織中前列環(huán)素E2、腫瘤壞死因子α 以及白介素1β的含量，從而緩解偏頭痛癥狀。

五、總結(jié)與展望

偏頭痛是一種非常復(fù)雜的頭部疾病，并含有較多的情緒成分，其具體的發(fā)病機制至今不明是阻礙其臨床治療發(fā)展的主要原因之一。目前用于研究偏頭痛的動物模型數(shù)量較多，其中使用較多有硝酸甘油模型和硬腦膜刺激模型，其他模型也各有優(yōu)劣，因此需要依據(jù)自己的研究內(nèi)容進行模型的選擇。單一的偏頭痛模型并不能完全模擬偏頭痛的病癥，尤其是反復(fù)發(fā)作和單側(cè)發(fā)作的特點，往往只能反應(yīng)偏頭痛的部分病理生理機制，研究過程中可采取在不同模型中重復(fù)驗證的方法進一步證實研究結(jié)論。同時，動物對于痛覺的敏感程度個體差異性較大，研究人員對于動物行為的判斷也帶有較多的主觀色彩，保證動物模型的規(guī)范性、穩(wěn)定性和適用性也是一個重大的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)在光遺傳學(xué)技術(shù)運用的推廣和神經(jīng)環(huán)路機制研究的加深，未來也可能出現(xiàn)能更好地復(fù)現(xiàn)人類偏頭痛的動物模型，為偏頭痛的預(yù)防與治療相關(guān)研究提供更加有效、可靠的基礎(chǔ)條件。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。