中枢神经系统--癫痫模型

癫痫是由多种病因导致的脑部神经细胞群高度同步化异常放电所致的慢性脑功能障碍综合症 ^{[1] [2]}，具有反复性、突发性和暂时性等特点^[3]。由于异常放电神经元的位置及波及的范围不同，导致癫痫患者发作形式不同，严重者可表现为突然意识丧失、全身抽搐以及精神异常等^[4]，往往会给患者的身体带来较大伤害，甚至危及生命，频繁的发作也会给大脑带来较大损害。流行病学资料显示，我国目前约有900万以上癫痫患者，每年新发癫痫患者65~70万，30%左右为难治性癫痫。所以，加强对癫痫疾病的防治和研究，提供抗癫痫药物研发企业完整的早期抗癫痫化合物的筛选一体化服务，针对靶点进一步提高药物研发的临床转化率有着深远意义。

目前抗癫痫药物的作用靶点可分为四大类（图1）^[5]：①作用于电压门控离子通道（包括钠、钙和钾通道）；②增强GABA受体介导的抑制作用；③抑制谷氨酸受体（NMDA、AMPA）介导的兴奋性；④通过释放机制成分的影响直接调节突触释放（SV2A、电压门控通道α2δ亚基）。通过这些作用机制调控神经元内在兴奋性和抑制性平衡，减少局部神经元同步放电的可能性从而降低癫痫发作的风险。

图1. 临床使用的抗癫痫药物作用靶点^[5]

癫痫发作的异质性和复杂性、既往药物的应用等，决定了抗癫痫药物的设计与发现中单一靶点成功率低，单一模型成功率低。因此，在预测性和验证性研发抗癫痫药物中，尽量设计多靶点以及不同种属，早期综合性筛选与多种动物模型并用对于判断全部可能治疗潜力是必要的。临床前研究中常使用啮齿动物癫痫模型来评估化合物的抗癫痫效应，常用于筛选药物的动物模型包括：最大电休克(MES)模型、戊四唑（PTZ）诱导的癫痫模型、6 Hz精神运动模型、杏仁核点燃模型。这些模型与人类癫痫发作的关联性如表1所示。

表1 啮齿类癫痫动物模型及其涉及的抗癫痫药机制

爱思益普生物科技公司建立了从靶点选择/验证/筛选、体外模型检测到体内模型评估（动物行为和脑电同步监测）的一整套完整的一体化服务平台，为药物研发企业提供高质量的抗癫痫药物筛选和药效评价服务。

   我们以瑞替加滨（钾离子通道开放剂）为例展示从离子通道靶点——体外模型——体内模型药效的一体化检测结果。                                                                                                                                                                   

  图2. 瑞替加滨对KCNQ2/3的激活作用。A.瑞替加滨以浓度依赖性方式激活 KCNQ2/3 通道。B. 增加瑞替加滨的浓度会导致逐渐的超极化转变。C. 浓度效应曲线绘制为标准化的激活电压依赖性的变化，作为瑞替加滨浓度的函数

图3. 瑞替加滨抑制无镁外液诱导的神经元兴奋性。A.原代培养细胞急性无镁条件诱导癫痫模型放电情况，瑞替加滨给药后完全抑制。B.离体脑片急性无镁条件诱导癫痫模型的胞外群峰电位记录，可以记录到典型的癫痫引起的震荡波，瑞替加滨药物处理后完全抑制。

图4. 瑞替加滨抑制MES小鼠的强直痉挛和皮层癫痫样放电。A. MES小鼠的典型行为，溶剂对照组小鼠的后肢出现强直痉挛（左），瑞替加滨给药小鼠后肢未出现强直痉挛（右）。B. 统计图显示瑞替加滨抑制MES小鼠的癫痫样行为。C. 瑞替加滨抑制MES小鼠的皮层癫痫样放电。黑色线条代表正常脑电图（上），红色线条代表MES癫痫发作脑电图（中），绿色线条代表给瑞替加滨给药小鼠的脑电图（下）。D. 瑞替加滨抑制电休克诱导的癫痫样放电功率谱密度值。

参考文献

[1]S. Sanei, J.A. Chambers, EEG Signal Processing, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2007, 161.

[2] T. Gandhi, B.K. Panigrahi, M. Bhatia, and S. Anand. Expert model for detection of epileptic activity in EEG signature, Expert Systems with Applications, 2010, 37(4):

3513-3520.

[3] E. Niedermeyer, da Silva F. Lopes, Electroencephalography: basic principles, clinical applications, and related fields, 5th Ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2005, 526.

[4] U.K. Misra, J. Kalita, Clinical Electroencephalography, 1st Ed. Elsevier, a division of Reed Elsevier India Private Limited: Noida, 2005, 130.

[5] Löscher W. Single-Target Versus Multi-Target Drugs Versus Combinations of Drugs With Multiple Targets: Preclinical and Clinical Evidence for the Treatment or Prevention of Epilepsy. Front Pharmacol. 2021 Oct 27;12:730257.