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发布日期:2025/8/4 13:36:00

一、疾病背景

偏头痛是一种常见的神经系统疾病,以反复发作的中重度头痛为主要特征,常伴有恶心、呕吐、畏光、畏声等症状。全球成年人群偏头痛患病率为11%,我国约为9.3%。偏头痛不仅严重影响患者的生活质量,还可导致失能,给家庭和社会带来沉重的经济和医疗负担,是全球重大的公共卫生问题。其中,发作性偏头痛有转变为慢性偏头痛的风险,每年约有2.5%的发作性偏头痛转化为慢性偏头痛。慢性偏头痛的全球患病率为0 - 5.1%,大多数人群患病率为1.4% - 2.2%。然而,慢性偏头痛的病理生理机制尚未完全阐明,这阻碍了有效的预防和治疗策略的开发。可靠的动物模型在慢性偏头痛发病机制研究和防治药物研发中起着至关重要的作用。

 

二、慢性偏头痛动物模型的建立

 

(一)化学刺激法

1.硝酸甘油(NTG)诱导模型​

造模原理:硝酸甘油是一种血管扩张剂,在人体内可引起脑血管扩张,这与偏头痛发作时的脑血管变化相似。当给予动物硝酸甘油后,它能够诱发动物出现类似偏头痛的症状。

造模方法:

大鼠在动物房饲养1周后,正常组和模型组灌胃蒸馏水,用药组按组别灌胃给药,一天两次,连灌7天。最后一次灌胃1h后复制偏头痛模型,正常组大鼠颈背部皮下注射10mg/kg生理盐水,各给药组及模型组大鼠颈背部皮下注射10mg/kg硝酸甘油(NTG)。造模后约2 - 5min,大鼠出现双耳发红、前肢挠头、爬笼、烦躁不安现象,约30 - 60min达到高峰,持续1 - 2h后,大鼠开始蜷卧、活动减少,出现这些症状表明造模成功。 

评价:给药后的一小时内,实验动物会表现出明显的不安行为,如频繁挠头、双耳发红等。大约三小时后,这些症状会逐渐减少并趋于平静。急性偏头痛模型大鼠,注射后30分钟内会出现双耳变红、活动增加等特定行为。

优点:模型操作相对简单,成本较低

缺点:症状的个体差异较大,且持续时间相对较短

 

2.皮层扩散性抑制(CSD)模型

造模原理:模拟偏头痛先兆的神经元去极化扩散。

造模方法:

选取300g SD大鼠,麻醉固定于脑立体定位仪。暴露颅骨,在特定位置钻孔,将两电极平行插入皮质下1mm处。用玻璃电极记录电位和电图防CSD,破坏硬脑膜后给予1mA、300ms方波脉冲刺激诱发CSD。

评价:CSD波幅/速度、c-Fos表达(三叉神经核团)

优点:临床相关性高

缺点:需侵入性手术

 

(二)三叉神经血管系统激活模型

 

1.三叉神经节电/化学刺激模型

造模方法

大鼠三叉神经节注射炎症介质(如CGRP、辣椒素)或电刺激。

电刺激法为例:选用300g SD大鼠,麻醉后固定在脑立体定位仪上,暴露颅骨钻小孔,将电极插入硬脑膜下特定深度并用牙科水泥固定,进行方波脉冲刺激5分钟或调整参数,建立慢性模型需每日刺激。

评价:大鼠眶周机械痛阈值降、口鼻分泌物增,血CGRP含量升,电刺激后有过度理毛等异常行为。

优点:靶向明确

缺点:操作复杂,要求极高

 

2.硬脑膜炎症模型

造模方法

在保护硬脑膜不受损坏的情况下,于前后囟中点右侧旁 5 mm 处钻一直径 1 mm 的小孔并导入内置管,待麻醉的大鼠恢复意识,使用内置管输入“炎症汤”

评价:检测血液中 CGRP 及 c-Fos 蛋白变化、机械性刺激痛阈值和温度痛阈值

优点:炎症汤刺激大鼠后表现类似偏头痛症状,特定药物干预有效。

缺点:可能是慢性硬脑膜炎症头痛模型,不一定是偏头痛模型。

 

(三) 基因修饰模型

1.基因工程鼠模型

造模方法:

针对家族性偏瘫型偏头痛,将相关突变基因(如I型的CACNA1A基因)导入小鼠繁育纯合子模型。

评价:头面部机械痛阈值下降及畏光、头痛、单侧肢体无力等症状。

特点:精确模拟家族性偏瘫型偏头痛症状,可精确控制基因突变

 

(四)体外细胞实验模型

1.三叉神经离体培养模型

造模原理:该模型为器官水平的模型,通过检测 CGRP 变化来反映偏头痛发作过程。

造模方法:

以大鼠为例,取大鼠双侧三叉神经节,置于不含血清的改良的 DMEM 培养液中,37 ℃恒温培养12~48 h,应用免疫组化比较降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP) 阳性表达的细胞数,实时定量 PCR (real-time polymerase chain reaction, RT-PCR) 法确定 CGRP-mRNA 表达水平的变化。

理论依据:偏头痛发作时会激活三叉神经 - 血管系统,三叉神经节逆向释放血管活性肽类物质如 CGRP,当头痛缓解后其释放水平降至基线水平。

优点:此模型制备周期短、短期内可大量复制

缺点:实验条件需精确控制,稳定性相对较差,对实验设备及实验人员技术水平要求较高。此外,作为离体实验模型,该模型不能反映痛觉信息的中枢传递过程,故也不能完全模拟偏头痛的病理生理机制。

 

(五)新型偏头痛模型

1. 中医证候偏头痛模型

中医证候是指疾病发生和演变过程中某阶段以及患者个体当时所处特定内、外环境本质的反映,能够揭示偏头痛的病因、病位、病性等。

中医临床偏头痛证候表现常为肝阳上亢、气滞血瘀或肝风挟瘀等,但因造模技术及经验的缺乏,应用于中医证候偏头痛模型的主要为肝阳上亢和血瘀证。

模型举例:

①   采用连续21天给大鼠灌胃附子汤[2 g/(kg·d)],然后给药硝酸甘油诱导偏头痛,建立肝阳上亢偏头痛模型。附子汤具有燥热功效,易灼伤肝肾之阴,大鼠灌胃后所产生的临床发病表现符合中医认为的肝阳上亢证候。中医认为“寒则凝,凝则成瘀”。

②  建立血瘀型偏头痛模型,采用动物皮下注射肾上腺素(1.6mg/kg)和冰水浴联合构建,该方法中冷水刺激血管收缩,促进血栓形成,肾上腺素可使外周血管强烈收缩,心脏负荷加重,促使血液运行障碍。

 

总结:在实际科研中,​没有一种模型能完全模拟人类偏头痛的全部特征​,因此研究者应根据​研究方向、可用资源、实验条件及拟解决问题​,选择最合适的模型或组合模型,同时结合行为学、分子生物学、影像学等多维度分析,才能更全面深入地揭示偏头痛的机制与治疗方法。如您有具体实验设计、模型选择或动物操作方面的需求,可以提问,瀚江可为您提供更定制化的建议!

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