慢性经颅近红外激光光生物调节对匹罗卡品诱导癫痫大鼠发作频率及脑代谢组学的影响

本研究针对癫痫患者药物治疗无效的临床难题，创新性地采用810-nm波长经颅光生物调节(PBM)技术，通过30天干预显著降低癫痫大鼠发作频率，并发现新皮质中与兴奋毒性和氧化应激相关的代谢通路改变，以及海马区苯丙氨酸浓度升高，为癫痫非药物治疗提供了新思路。

　　

癫痫作为一种以神经元异常同步放电为特征的慢性脑疾病，长期以来困扰着全球约5000万患者。尽管抗癫痫药物(AEDs)是主要治疗手段，但约30%患者会出现耐药现象，这使得寻找新型非药物干预策略成为神经科学领域的重要课题。近年来，光生物调节(Photobiomodulation, PBM)技术因其在改善线粒体功能和神经保护方面的潜力而备受关注，但其在癫痫治疗中的应用机制尚不明确。

针对这一科学问题，巴西Afya教育集团红emptor大学中心/UniREDENTOR的研究团队在《Molecular Neurobiology》发表了一项开创性研究。研究人员采用经典的匹罗卡品诱导癫痫大鼠模型，通过30天810-nm波长经颅激光干预，结合视频行为分析和核磁共振代谢组学技术，系统评估了PBM对癫痫发作频率和脑代谢网络的调控作用。

研究主要采用三种关键技术方法：首先建立匹罗卡品(350 mg/kg)诱导的颞叶癫痫大鼠模型；其次使用810-nm波长、100-mW功率激光进行30天经颅照射(5个颅骨定位点，总能量15J)；最后通过¹H NMR技术分析新皮质和海马的代谢物浓度变化。动物实验获得圣保罗大学伦理委员会批准(CEUA-FMRP-USP, 1030/2021)。

【发作频率变化】

通过双阶段视频监测分析发现，激光治疗组(LE)在干预期(第31-60天)的癫痫发作次数显著低于未治疗组(E)(p=0.002)。这一结果首次证明慢性PBM能有效阻止癫痫发作频率的进展性增加，为临床应用提供了实验依据。

【新皮质代谢重塑】

代谢组学分析显示，PBM引起新皮质34种代谢物浓度显著降低(p<0.05)，包括兴奋性神经递质谷氨酸(Glutamate)和天冬氨酸(Aspartate)，以及能量代谢相关分子如ATP、NAD⁺等。代谢通路富集分析进一步揭示，PBM显著抑制了天冬氨酸代谢(p<0.0001)、苯丙氨酸-酪氨酸代谢(p=0.0127)和谷氨酸代谢(p=0.004)等与兴奋毒性相关的通路。

【海马特异性改变】

与广泛代谢变化的新皮质不同，海马区仅苯丙氨酸(Phenylalanine)浓度显著升高(p=0.04)。这种区域差异性反应可能与激光穿透深度差异有关——蒙特卡洛模拟显示海马接收的光强度仅为新皮质的1/10。苯丙氨酸作为神经递质前体的增加，可能通过促进多巴胺合成改善抑制性神经调控。

【关键相关性发现】

研究还发现新皮质赖氨酸(Lysine)浓度降低与癫痫发作减少呈显著负相关(r=-0.86, p=0.0059)，提示赖氨酸代谢可能成为预测PBM疗效的生物标志物。这一发现为理解PBM抗癫痫机制提供了新视角。

这项研究的重要意义在于：首次系统阐明了慢性PBM通过区域特异性代谢调控发挥抗癫痫作用的机制。新皮质中兴奋性神经递质和能量代谢物的同步降低，可能通过恢复兴奋/抑制平衡发挥作用；而海马区苯丙氨酸的特异性升高则可能增强神经保护。研究采用的810-nm波长激光参数(100-mW, 30s/点)已通过前期研究验证能有效穿透颅骨，这为临床转化提供了可靠参数。

Fabrizio dos Santos Cardoso等研究者的工作不仅为耐药性癫痫提供了潜在的非药物疗法，更开创性地揭示了PBM调控脑代谢网络的空间特异性规律。未来研究可进一步结合电生理和分子生物学技术，深入探索PBM对神经网络振荡和突触可塑性的影响，推动这一无创技术从实验室走向临床。