性别和年龄对遗传性癫痫易感大鼠中度癫痫发作严重程度品系中听觉诱发癫痫发作（audiogenic kindling）发展的影响

《Environmental Toxicology and Pharmacology》：Influence of sex and age on the development of audiogenic kindling in the moderate seizure severity strain of the genetically epilepsy-prone rats

本研究探讨年龄和性别对基因易癫大鼠（GEPR-3）听觉惊厥（AK）发展的影响。结果显示，4-6月龄雌性大鼠AK发展更快，癫痫更严重，而年轻个体未出现 limbic motor seizures。结论指出年龄和性别显著影响AK进程，为癫痫机制研究提供新视角。

　　

作者：Gleice Kelli Silva-Cardoso、William Lazarini-Lopes、Padmini Khandai、Patrick A. Forcelli、Prosper N’Gouemo

美国华盛顿特区霍华德大学医学院生理学与生物物理学系，邮编20059

摘要

遗传性易患癫痫的大鼠（GEPR）是一种长期使用的遗传性癫痫动物模型，其癫痫发作由高强度声刺激引发（听觉性癫痫发作），导致全身性强直-阵挛性癫痫发作，这种发作通过一个特征明确的脑干网络传播，被称为脑干癫痫发作。反复暴露于声刺激下可引发脑干诱发的边缘系统癫痫发作，并伴有皮层癫痫样活动，这一过程称为听觉性致敏（AK）。尽管GEPR-3品系已使用超过50年，但年龄和性别对GEPR-3中AK发展的影响仍不清楚；因此，本研究旨在填补这一知识空白。实验中，将1个月、2个月、4个月和6个月大的雄性和雌性GEPR-3大鼠每天暴露于一次声刺激中，持续30天。分析了癫痫发作的潜伏期、持续时间和严重程度与年龄及刺激次数的关系。研究结果表明，AK具有年龄依赖性：仅4个月和6个月大的GEPR-3大鼠出现边缘系统运动性癫痫发作，而较年轻的GEPR-3大鼠未出现此类发作。雌性GEPR-3大鼠比雄性更快发展为AK，并且癫痫发作更为严重。此外，随着AK的发展，GEPR-3大鼠的脑干癫痫发作也变得更加严重。部分4个月和6个月大的雄性和雌性GEPR-3大鼠表现出前肢和后肢伸展或自发性边缘系统癫痫发作。这些结果表明，年龄和性别会影响GEPR-3中AK的发展，强调了进一步研究以加深对癫痫发生机制的理解并开发更有效治疗方法的必要性。

引言

癫痫发作起源于特定的脑网络，可表现为局限于单个脑区的局灶性癫痫发作，或影响整个大脑的全身性癫痫发作[[1]，[2]，[3]]。局灶性癫痫发作可能“继发性地”扩散至其他网络[[4]，[5]，[6]]。主要起源于脑干的全身性强直-阵挛性癫痫发作（GTCS）尤其危险，因为这些发作会伴随姿势控制能力的丧失。此外，GTCS还会增加癫痫患者因呼吸和心脏功能严重改变而突然意外死亡的风险[[7]，[8]，[9]]。

研究遗传性GTCS的著名模型是遗传性易患癫痫的大鼠（GEPR）。在该模型中，强烈的声刺激会引发全身性癫痫发作。目前已确定了两种品系：GEPR-9，其特征为前肢和后肢伸展的强直性癫痫发作；GEPR-3，其特征为GTCS。这些由声刺激引发的癫痫发作主要发生在下丘脑，并在脑干内传播，称为脑干癫痫发作[2,10,11]。GEPR-3和GEPR-9在遗传特征的体现程度上存在不完全性和变异性[12,13]。在GEPR-9中，雌性的听觉性表型发生率高于雄性[14]。同样，GEPR-3在癫痫表型上也表现出性别差异，尽管差异不那么明显[14]。此外，雌性GEPR-3大鼠的癫痫发作潜伏期比雄性更短，表明存在性别差异[15]。重复的声刺激引发的脑干癫痫发作（称为听觉性致敏（AK）会改变其表型。在GEPR-9中，AK伴随皮层癫痫样活动和强直后的阵挛；而在GEPR-3中，则涉及边缘系统，导致边缘系统癫痫发作[16]。听觉性致敏也在其他由声刺激引发的癫痫模型中被观察到，包括Krushinsky-Molodkina（KM）大鼠[[17]，[18]，[19]]、Wistar听觉性大鼠（WARs）[[20]，[21]，[22]]、WAG/Rij大鼠（兼具失神和听觉性癫痫易感性）[[23]]以及GASH/Sal仓鼠（听觉性癫痫模型）[[24]]。尽管Naritoku等人[16]的研究中包含了雄性和雌性GEPR大鼠，但数据被合并，使得难以评估性别对AK发展的影响[16]。此外，年龄对GEPR大鼠中AK出现的影响仍不清楚。

本研究旨在评估年龄（1个月、2个月、4个月和6个月）和性别（雄性和雌性）对GEPR-3大鼠在AK期间脑干和边缘系统癫痫发作的影响。

动物

本研究使用了来自霍华德大学医学院动物群的80只GEPR-3大鼠（包括雄性和雌性）。这些大鼠被饲养在温度和湿度受控的环境中，具有12小时的光暗周期，并且可以持续获得食物和水。断奶后，这些大鼠被配对饲养，直到参加AK实验前一周。所有用于研究的雄性和雌性GEPR-3大鼠在出生后第21天和第28天接受了初步的声刺激测试。

数据分析

为了确定检测到显著效应所需的最小样本量，功效分析表明每组至少需要8只GEPR-3大鼠。将样本量增加到12只可以提高比较的敏感性，并分配给预期变异较大的组别。因此，样本量的变化不会影响分析的有效性。实验过程中，研究人员不知道各组的分配情况（按年龄和性别划分）。

年龄、性别和刺激次数对GEPR-3大鼠在听觉性致敏过程中声刺激引发的癫痫发作潜伏期和持续时间的影响

首先，我们分析了年龄（1个月、2个月、4个月和6个月）、性别（雄性和雌性）以及刺激次数（第1天、第5天、第10天、第15天、第20天、第25天和第30天）对GEPR-3大鼠在AK发展过程中WRS和GTCS发作潜伏期和持续时间的影响（表3）。对于癫痫发作潜伏期，三因素方差分析显示年龄（随年龄增长而增加，P < 0.0001）、性别（雌性GEPR-3大鼠的潜伏期较短，P = 0.004）和刺激次数（P < 0.0001）之间存在显著差异。

讨论

本研究的主要发现表明，GEPR-3大鼠中AK的发展显著受到性别和年龄的影响。仅4个月和6个月大的GEPR-3大鼠出现脑干诱发的边缘系统运动性癫痫发作，且雌性的AK发展速度比雄性更快。相反，1个月和2个月大的GEPR-3大鼠偶尔出现较轻的边缘系统癫痫发作，这不太可能反映显著的前脑癫痫样活动。此外，脑干的...

结论

本研究探讨了年龄和性别对GEPR-3大鼠中AK发展的影响。结果表明，这两个因素显著影响癫痫发作的易感性和AK的进展，提示它们可能改变了导致脑干癫痫发作严重程度增加和边缘系统癫痫发作发展的神经生物学机制。这些发现有助于更好地理解年龄和激素差异如何影响癫痫发作的严重程度。

作者贡献声明

Gleice Kelli Silva-Cardoso：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，正式分析。 William Lazarini-Lopes：撰写 – 审稿与编辑，研究。 Padmini Khandai：撰写 – 审稿与编辑，研究。 Patrick A. Forcelli：撰写 – 审稿与编辑，资源获取，概念构思。 Prosper N’Gouemo：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督，资源获取，项目管理，研究，资源获取，概念构思。

资助

本手稿得到了美国国家酒精滥用与酒精中毒研究所（Grant R01AA027660 (PN)）和美国国家神经系统疾病与中风研究所（Grant R01NS097762 (PAF)）的资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

不适用。