细胞机械力失衡：创伤后癫痫发生的新机制

创伤性脑损伤(TBI)后癫痫发生机制尚不明确。研究人员通过器官型海马培养模型，首次揭示细胞机械力失衡通过改变组织几何形态和神经元兴奋性导致癫痫发生。该研究为创伤后癫痫防治提供了新靶点。

　　

当大脑遭受严重创伤后，约20%的患者会发展为难以治愈的癫痫，这一现象背后的机制长期困扰着医学界。传统研究多聚焦于生化信号异常，而忽视了物理力学因素可能产生的影响。值得注意的是，创伤后脑组织常出现特征性的萎缩和回缩现象，这种结构性改变是否参与癫痫发生？

研究人员通过创新的器官型海马培养模型发现，细胞自主产生的机械力在创伤后癫痫发生中扮演关键角色。在培养系统中，海马切片会自发产生癫痫样放电，同时伴随明显的组织收缩现象。为模拟创伤后的力学环境，研究者创造性地采用粘附/非粘附交替的培养基底，人为制造机械力失衡。

关键技术包括：器官型海马切片培养技术、微图案化基底制备技术、组织收缩动态监测系统、多电极阵列场电位记录技术。研究采用成年大鼠海马组织建立体外模型。

研究结果显示：

1. 力学失衡导致组织重构

   未稳定粘附的切片区域出现显著收缩和致密化，收缩幅度达35-50%，证实细胞具有主动重塑组织几何形态的能力。

2. 区域特异性兴奋性改变

   CA1区对切线方向力学变化最敏感，而DG区则对径向力更敏感。当收缩力与锥体细胞顶树突-胞体轴呈特定角度时，兴奋性改变最为显著。

3. 力学-电活动耦合机制

   机械力传导(mechanotransduction)通过改变离子通道分布和突触可塑性，最终导致神经网络过度兴奋。

这项研究首次建立创伤后力学环境改变与癫痫发生的因果关系，揭示机械力失衡是独立于传统生化通路的癫痫发生新机制。该发现为开发靶向力学微环境的抗癫痫策略提供了理论依据，同时为理解其他力学敏感神经系统疾病（如脑积水、脑肿瘤等）的发病机制提供了新视角。研究结果发表在《Experimental Neurology》，为神经科学领域开辟了"力学病理学"这一全新研究方向。