郑茜茜，陈亮亮，叶学松

    (1.温州医科大学 生物医学工程学院，浙江 温州 325035；2.浙江大学 生物医学工程与仪器科学学院，浙江 杭州 310027)

    ·论 著·

    基于光解笼锁谷氨酸的离体癫痫模型建立

    郑茜茜1，陈亮亮1，叶学松2

    (1.温州医科大学 生物医学工程学院，浙江 温州 325035；2.浙江大学 生物医学工程与仪器科学学院，浙江 杭州 310027)

    目的：建立离体癫痫模型模拟癫痫发作，更好地研究癫痫发病的内在机制。方法：针对目前电刺激和药物干预存在的缺陷，建立了基于光解笼锁谷氨酸的神经元细胞刺激系统，并以培养在微电极阵列(MEA)上的海马神经元作为研究对象。特定波长的紫外光经光学聚焦系统聚焦后，照射到笼锁谷氨酸电解液中，解除光敏基团的笼锁作用，释放出谷氨酸。结果：紫外光未作用时海马神经元呈现正常的电位发放；紫外光激发后释放出谷氨酸，海马神经元呈现癫痫样放电。结论：初步建立了离体癫痫模型，为癫痫发病机制的研究提供了理性的离体模型。

    光刺激；笼锁谷氨酸；海马神经元；离体癫痫模型；微电极阵列

    癫痫是发病率较高的神经系统疾病，难治性癫痫中颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)是最常见的，大量研究表明TLE的发生可能与海马和边缘系统之间复杂的兴奋性连接环路以及海马结构变化[1]有关。谷氨酸与癫痫发作关系密切[2]，因此谷氨酸诱导的海马神经元组群离体癫痫模型的建立对研制抗癫痫药物具有一定的意义。目前神经细胞的刺激主要通过电刺激[3]和药物干预[4]来实现。虽然电刺激施行方便，可精确控制，但难以实现多点同时刺激。针对产生的刺激伪迹，可通过一些处理方法[5]来消除，但是传播的不受控制仍然是一大缺陷。药物干预由于受加药方式和药物扩散等影响，时间和空间精度、细胞特异性不高。为了克服上述缺陷，本研究采用光解笼锁(uncaging)技术作为研究神经活动的新方法。本研究在微电极阵列(microelectrode array，MEA)芯片上离体培养海马神经元，使用特定波长的紫外光照射笼锁谷氨酸，释放出谷氨酸，诱发海马细胞产生癫痫样放电，建立离体神经元网络癫痫模型，进而探索癫痫的发病机制。

    1 材料和方法

    1.1 材料

    1.1.1 海马神经元的培养：取孕龄18 d的Wistar大鼠(由浙江大学动物实验中心提供)，根据文献[6]常规分离原代培养海马神经元。6 d后海马神经元初步形成网络，可进行下一步的记录和实验。

    1.1.2 光解笼锁刺激系统：笼锁化合物(caged compound)是一类人工合成的功能被屏蔽的生物活性化合物 ......