斑马鱼行为篇（103）：斑马鱼成鱼和幼鱼癫痫

脑声常谈

2024-12-05 10:55发布于上海科普领域创作者

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斑马鱼在受精后5天脑部发育较成熟，可以用于神经系统疾病的研究。其高产卵量、低廉的成本及其方法学上的优势使其成为研究癫痫的优秀模型。斑马鱼胚胎发育5天即可自主游动，利用斑马鱼幼鱼行为检测仪可分析化合物或基因改变对斑马鱼行为的影响。
斑马鱼成鱼癫痫模型：
癫痫模型组: PTZ单独给药为癫痫对照组，WT组为正常对照组。7dpf斑马鱼幼鱼分组给予2、4和6mmol·L-1PTZ后，立即将其置于48孔板中，每孔一条鱼，放入斑马鱼行为轨迹跟踪系统中静置10min后记录斑马鱼行为20min，每2分钟采集一次数据。每组8条斑马鱼幼鱼。然后在光变化条件下检测幼鱼的行为变化:将给药后的幼鱼置于斑马鱼行为仪中，在斑马鱼行为分析仪中静置10min后开始记录，黑暗下记录20min，每2分钟内统计一次数据，跟踪记录各处理组幼鱼游泳行为。以斑马鱼各处理组20min内平均运动总距离与平均速度为癫痫发作指征进行数据处理和分析。
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行为学表型：   
PTZ导致斑马鱼幼体癫痫样行为将7dpf斑马鱼幼鱼暴露于不同浓度的PTZ溶液(2、4、10和15mmol·L-1)1h，显微镜下可观察发现斑马鱼幼体躯干出现浓度依赖性的背部弯曲甚至扭曲，并观察到这种身体改变是由于斑马鱼剧烈抽搐导致的，这种身体扭曲与人类癫痫发作症状十分相似。还出现了不规则转圈游动，游速加快，间歇性地剧烈游动以及侧翻等行为。这种状态在脱离PTZ环境后可以恢复常态。
用斑马鱼行为检测仪测量发现，PTZ模型组幼体的运动总距离和平均速度呈浓度依赖性增加，运动轨迹图呈现过度兴奋状态。在光刺激条件下，幼体这种过度兴奋状态更加剧烈，光刺激下运动总距离及平均速度比黑暗条件下增加数倍，斑马鱼这种光刺激的过激反应可以模拟癫痫患者受刺激后的癫痫发作。
幼鱼胚胎癫痫模型：
对于胚胎期癫痫模型则以癫痫标志基因c-fos表达图式的变化为检测指标，虽然在基因水平有较好的显示度，但给药时期过早易导致脱靶，且不易检测行为学指标。
选择7dpf幼体进行癫痫模型的建模研究，因这一时期的斑马鱼幼体在行为学上可以自由游动，且已具有较强的避险行为和神经反应能力。7dpf幼体对PTZ敏感性与成体斑马鱼类似，可以呈现癫痫样的过度兴奋运动行为。    
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参考文献：

  • Hortopan GA， Dinday MT， Baraban SC. Zebrafish as a model for studying genetic aspects of epilepsy [J]. Dis Model Mech， 2010， 3: 144-148.
  • 郑仰民，张靖溥，唐胜，等.斑马鱼幼体癫痫模型的建立及应用[J].药学学报，2016，51(04):580-587.
  • Stewart AM， Braubach O， Spitsbergen J， et al. Zebrafish models for translational neuroscience research: from tank to bedside [J]. Trends Neurosci， 2014， 37: 264-278.
  • Baraban SC. Modeling epilepsy and seizures in developing zebrafish larvae [M] // Pitkänen A， Schwartzkroin PA， Moshé SL. Models of Seizures and Epilepsy. Burlington: Elsevier Academic Press， 2005: 189-198.    

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