系统性青霉素诱导癫痫（Systemic Penicillin Epilepsy, SPE）模型是一种广泛应用于癫痫研究的动物模型，其通过全身使用高剂量青霉素，诱发脑电图（EEG）中异常放电和行为性癫痫发作。相比其他模型，SPE模型具有操作简单、发作模式稳定、发作类型可控等特点。猫作为较高等的动物，其复杂的脑结构和神经生理特性与人类更为接近，因此在癫痫研究中具有重要价值。本文从技术和实验操作的角度，详细介绍猫SPE模型的建立方法。
实验准备
1. 动物选择
- 实验动物：成年健康猫（体重2.5-4.5公斤），性别不限。
- 健康筛查：确保动物无神经系统疾病或药物敏感性异常。
2. 实验环境
- 保持实验室安静、恒温（22-25°C）和适宜湿度（50-70%）。
- 提供软垫以减少实验过程中动物的应激反应。
3. 仪器与试剂
- 仪器：
- 多导脑电图（EEG）记录系统。
- 静脉注射设备（如注射泵或静脉导管）。
- 生命体征监测仪（监测心率、呼吸和血氧）。
- 试剂：
- 青霉素G钠盐（Penicillin G Sodium Salt），推荐剂量300,000-400,000 IU/kg。
- 生理盐水，用于稀释和静脉注射。
实验操作步骤
1. 手术准备与静脉通路建立
- 麻醉：采用适当剂量的短效全身麻醉（如戊巴比妥钠，15-20 mg/kg，静脉注射），以确保操作过程中的无痛状态。
- 电极植入：
- 在动物头部手术区域剃毛并消毒。
- 使用立体定位仪在颅骨表面钻孔，将脑电图记录电极植入皮层特定区域（如额叶或顶叶）。
- 固定电极后，将导线连接至EEG记录设备。
- 静脉导管：
- 在前肢肘静脉插入静脉导管，固定并保持通畅，用于后续青霉素的注射。
2. 青霉素诱导癫痫发作
- 青霉素配制：
- 将青霉素G钠盐溶解于无菌生理盐水中，配制成单位体积（如每毫升）浓度为50,000 IU的溶液。
- 剂量与注射：
- 推荐剂量为300,000-400,000 IU/kg，通过静脉导管缓慢注射（5-10分钟内完成）。根据实验需要，剂量可调整以控制发作强度。
- 在青霉素注射后，密切监测动物的行为和EEG活动。
- 行为和脑电记录：
- 通过EEG监测癫痫样放电的出现与持续时间，同时观察猫的行为表现（如肌阵挛、全身性抽搐等）。
- 根据脑电图和行为特征，记录发作的类型（如局灶性放电、全身强直-阵挛发作等）和频率。
3. 发作阶段的监测
- 脑电图特征：
- 典型的癫痫发作由高振幅尖波和棘波组成，可持续数秒至数分钟。
- 持续监测脑电活动，记录异常放电的时长和频率。
- 行为反应：
- 癫痫发作的行为表现包括面部抽搐、肢体僵直、全身性强直-阵挛性运动等。
- 可使用癫痫分级评分系统评估发作的严重程度（如Racine评分）。
4. 后续护理
- 恢复期管理：
- 如果动物出现严重发作后抑制状态，需监测其心率、呼吸和体温，给予必要的支持性护理。
- 注射生理盐水维持水合状态，必要时补充葡萄糖或电解质溶液。
- 实验结束与人道处置：
- 根据实验设计决定是否终止实验。如果终止，需在人道条件下安乐死，并采集脑组织或其他样本进行后续分析。
总结
猫系统性青霉素诱导癫痫模型是一种稳定、易操作的实验模型，其发作模式和电生理特性与人类部分性癫痫具有高度相似性。通过优化实验操作流程并确保动物福利，该模型可为癫痫机制研究和药物开发提供可靠的实验平台。未来的研究可以结合先进技术，如功能成像或分子生物学手段，进一步深化对癫痫病理生理的理解。
参考文献：
Differences Between Two Feline Epilepsy Models in Sleep and Waking State Disorders, State Dependency of Seizures and Seizure Susceptibility: Amygdala Kindling Interferes with Systemic Penicillin Epilepsy