匹罗卡品诱导的慢性癫痫小鼠发病早期发作间期的行为亚型特征分析

摘要

目的 利用重建小鼠三维（3D）骨架分析匹罗卡品注射建模的NOD-scid慢性癫痫小鼠癫痫发作间期的行为亚型特征，将其与未造模的对照组NOD-scid小鼠进行区分。方法使用21只6周龄NOD-scid免疫缺陷雄性小鼠，其中14只通过腹腔注射匹罗卡品以构建癫痫模型（癫痫组），其余7只接受等量生理盐水腹腔注射（对照组）。癫痫组在匹罗卡品注射后20min内，若小鼠出现Racine Ⅳ-Ⅴ级发作，则终止造模操作，进入后续观察阶段。若20 min内未出现Racine Ⅳ-Ⅴ级发作，则补注1/10剂量匹罗卡品溶液（将原溶液稀释10倍、注射相同体积），继续观察20min，若该期间出现Racine Ⅳ-Ⅴ级发作，则转入后续观察流程。对照组小鼠注射0.2mL生理盐水。所有小鼠注射2周后，开始观察自发性反复发作（spontaneous recurrent seizure,SRS）情况，若观察到Racine Ⅳ-Ⅴ级SRS，则视为建模成功。模型建立后的4周通过旷场、新物体、三箱社交、糖水偏好、高架十字迷宫等经典行为学实验对比癫痫小鼠与对照小鼠可能存在的行为差异，模型建立6周后通过免疫荧光染色确认小鼠是否存在病理改变，并利用BehaviorAtlas 3D-AI动物行为分析系统挖掘更多癫痫小鼠发作间期的行为亚型特征。结果小鼠海马区域的免疫荧光染色结果显示，癫痫组小鼠海马区域NeuN表达量仅为对照组的（36.09±9.77）%(P<0.000 1)，提示神经元丢失明显；而其GFAP表达量为对照组的（172.31±15.23）%(P<0.01)，提示有大量胶质增生；表明NOD-scid小鼠慢性癫痫模型构建成功。癫痫组小鼠的经典行为学实验结果与对照组的差异均无统计学意义（P值均>0.05）。进一步，应用BehaviorAtlas 3D-AI动物行为分析系统筛选出10种行为亚型，包括梳理毛发、弓背、站立、嗅探地面、边走边嗅探等。在10种行为亚型中，站立和边走边嗅探行为亚型在两组小鼠间存在显著差异。其中，癫痫组站立行为亚型的运动分数为0.115±0.033，显著低于对照组的0.216±0.015(P<0.05)，而癫痫组边走边嗅探行为亚型的运动分数为0.056±0.012，显著高于对照组的0.023±0.004(P<0.05)，癫痫组小鼠嗅探地面行为亚型的运动分数为0.118±0.031，有高于对照组0.042±0.010的趋势，但差异无统计学意义（P>0.05）。有关运动速度的结果 显示，癫痫组小鼠各身体点的水平运动速度均略高于对照组，但差异均无统计学意义（P值均>0.05），其中，癫痫组小鼠鼻尖运动速度为（91.29±11.42）mm/s，对照组则为（68.55±6.20）mm/s。有关运动强度的结果显示，癫痫组小鼠各身体点的运动强度均略高于对照组，但差异均无统计学意义（P值均>0.05），其中，癫痫组小鼠鼻尖运动强度为3.54±0.40，对照组则为2.80±0.25。结论利用3D骨架重建的行为亚型分析，能够在匹罗卡品诱导的NOD-scid癫痫小鼠发病早期的发作间期，将其与正常小鼠区分。提示慢性癫痫小鼠在发病初期可能已存在运动抑制与焦虑样行为，该方法较传统行为学实验更为灵敏。

关键词

匹罗卡品 / 慢性癫痫 / 三维骨架重建 / 行为亚型分析