癲癇是神經系統的第二大疾病，癲癇模型是癲癇相關研究的重要工具，其中細胞模型具有造模簡單、干擾因素少、結果直觀等優點，且從單細胞培養向多細胞共培養發展，以在維持其上述優點的同時更大程度上地還原其在體環境，也滿足了不同的實驗需求。在抗癲癇發作藥物、癲癇病理生理學以及生物標志物等研究中有廣泛的應用。癲癇細胞模型可初步篩選可能抗癲癇發作的藥物，而已被證實的抗癲癇發作藥物也可進一步探索其作用機制。癲癇病理生理學機制復雜，在細胞模型中可針對某種機制進行獨立研究，排除其他因素的干擾。生物標志物對于疾病臨床有極大意義，細胞模型可對癲癇的生物標志物進行初步篩選和驗證。本文概述了常用癲癇細胞模型的細胞系、培養體系、誘導方法及應用，可作為選擇癲癇模型時的參考依據。
引用本文： 李碩, 薛國芳. 癲癇細胞模型的建立及應用. 癲癇雜志, 2022, 8(5): 448-452. doi: 10.7507/2096-0247.202204007 復制
癲癇是神經系統僅次于頭痛的第二大疾病，目前全球約有7 000萬患者深受其擾，并且給家庭、社會帶來了沉重的負擔[1]。對其發病機制及病理生理的研究一直在進行并且依賴于癲癇模型。常用的癲癇模型有動物模型、腦片模型和細胞模型[2]。動物模型可更好地模擬癲癇發作時體內復雜的病理生理活動，腦片模型在排除體內干擾因素（如血腦屏障、激素水平等）的同時保留了細胞在體時的微環境，與二者相比，細胞模型成本相對較低、造模耗時短，在一定程度上節約資源，操作簡單、結果更直觀。尤其針對于藥物和機制深層的分子研究，更容易排除干擾因素的細胞模型顯然更為準確。此外，越來越多的實驗結果證明，神經元和神經膠質細胞參與了癲癇發生的不同階段，可能成為癲癇治療的新靶點[3-5]。因此，癲癇細胞模型在癲癇的基礎研究中可發揮重要作用，本文對其建立方法及主要應用做一綜述。
1 癲癇細胞模型的類型
癲癇研究中主要使用的細胞模型類型有：單細胞培養模型（如BV2小膠質細胞、原代膠質細胞、CHME3小膠質細胞、SVG星形膠質細胞等），共培養模型（如星形膠質細胞-小膠質細胞共培養炎癥模型、神經元-星形膠質細胞共培養模型等），三培養模型（小膠質細胞-神經元-腦內皮細胞三培養模型[6]等）。單細胞培養方式較為簡單，僅針對單一種類細胞，可直觀地顯示在外界因素刺激下該種細胞活力、增殖、形態變化、細胞因子分泌等反應情況，直接證明在某種刺激下該細胞的病理生理變化；但其完全脫離了體內細胞組織環境，缺失了受到刺激時細胞之間相互應答的影響，與在體條件具有較大的差異。細胞共培養可以很好地解決單細胞培養中缺失細胞間相互作用的缺點，更真實地模擬細胞在體環境，使細胞最大程度地維持其體內結構功能。根據多種細胞間是否直接接觸可分為直接接觸式共培養和非接觸式共培養[7]。直接接觸式共培養適用于功能聯系緊密或體內分布層次明顯的幾種細胞，如小膠質細胞和星形膠質細胞之間聯系密切且二者間具有明確的交互對話，即可使用該種共培養方式[8-9]，但研究物質分泌、細胞內結構時無法明確定位。非接觸式共培養是通過培養液刺激、Banker共培養、Transwell小室共培養等方法進行細胞培養，培養液刺激只適用于細胞單向作用和旁分泌，后兩者可進行細胞間雙向作用的研究，但三者無法研究需細胞接觸才可發揮作用的結構功能（如突觸等）。構建細胞模型所用的細胞主要分為兩大類：原代細胞和商業細胞系。原代培養細胞是指從體內分離的組織細胞立刻在體外接種培養的細胞，與體內功能結構最為相近，是研究藥物最好的培養物。與商業細胞系相比，原代細胞的存活能力較低，培養環境要求較高，培養難度較大，傳代次數很少。商業細胞系最大的優點是穩定，具有原代細胞的各項功能特點且高度純化，廣泛應用于實驗研究中。
2 癲癇細胞模型建立方法
Sombati癲癇細胞模型是常用的模型之一，使用無鎂或低鎂細胞外液處理神經元[10]、神經元-星形膠質細胞共培養物等細胞3小時，即可出現細胞驚厥放電，誘導自發反復性癲癇樣放電的神經元模型[11]。其主要原理是Mg2+可拮抗興奮性氨基酸，低鎂細胞外液抵消了Mg2+的拮抗作用，導致細胞興奮性增加，容易出現異常放電；此外Mg2+是N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA）受體—離子型谷氨酸受體的一種亞型—的拮抗劑，低Mg2+條件下NMDA離子通道開放時間延長，Ca2+內流增加。另一種常見的造模方式是使用紅藻氨酸（Kainic acid，KA)誘導[12]，KA是興奮性神經遞質谷氨酸的類似物，作用于α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體導致Ca2+過量內流，引起細胞內Ca2+超載，引起神經元損傷，從而產生致癇作用。除神經元外，KA還可以作用于神經膠質細胞，誘導神經膠質細胞增殖活化，生成促炎細胞因子，導致神經炎癥，有利于癲癇中神經炎癥機制的研究。匹魯卡品是動物顳葉癲癇模型的常用誘導藥物，但也有研究用于建立癲癇的細胞模型[13]。此外，也有研究提出了谷氨酸誘導的癲癇細胞模型，用于研究卒中后癲癇的相關機制[14]。青霉素作為最常見的抗生素之一，早在20世紀中期就已經有學者發現其具有神經毒性，可能通過與抑制性神經遞質γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）結合從而抑制其合成與轉運而導致大腦興奮性增高，因此可被用于實驗中構建癲癇發作模型[15]。
3 癲癇細胞模型的應用
3.1 抗癲癇發作藥物
抗癲癇發作藥物是目前治療癲癇的主要方式，但仍有部分患者不能通過現有藥物控制發作，因此亟需更有效的新型抗癲癇發作藥物研發或非藥物治療策略。臨床前對于抗癲癇發作藥物的篩選及對其作用機制、靶點的研究依賴于癲癇模型。
哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian Target of rapamycin，mTOR）信號通路已被證明與神經炎癥有關并參與癲癇發生過程[16]。雷帕霉素和依維莫司是兩種mTOR抑制劑，Yang等[12]使用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）和KA處理BV2小膠質細胞建立神經炎癥和癲癇細胞模型，對兩種藥物在神經炎癥和癲癇中的作用進行了比較，證明了依維莫司可減輕神經炎癥，具有抗癲癇活性。此外，已被臨床廣泛用于治療癲癇的抗癲癇發作藥物仍有其未開發潛力。Kaur等[17] 使用C6神經膠質瘤細胞系作為模型，研究了幾種抗癲癇發作藥物在腫瘤相關癲癇中的療效，結果顯示托吡酯可誘導膠質瘤細胞分化而誘導細胞死亡，保持了正常細胞的生長環境，在其研究的三種藥物（加巴噴丁、丙戊酸和托吡酯）中，可能是治療腫瘤相關癲癇的有效藥物。
左乙拉西坦（Levetiracetam，LEV）是一種成熟的抗癲癇發作藥物，在世界范圍內被批準用于治療伴或不伴有繼發性全身性發作的部分性發作[18]。有關其作用機制的研究一直在進行。Haghikia等[19]建立了星形膠質細胞-小膠質細胞共培養模型，使用白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）和LPS處理細胞，證明了LEV增強共培養物中Cx43表達和星形膠質細胞的耦合強度。在該實驗的基礎上，Stienen等[20]通過IL-1β處理星形膠質細胞-小膠質細胞共培養模型來引發炎癥反應，證明了LEV通過轉化生長因子-β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）發揮其抗炎作用。Itoh等[21]的實驗證明，左乙拉西坦抑制了小膠質細胞和海馬星形膠質細胞活化所導致的促炎因子的上調。隨后，他們使用ATP、LPS處理BV2小膠質細胞，證明左乙拉西坦抑制了小膠質細胞的吞噬作用和炎癥反應，可能是其抑制癲癇發作的機制之一[22]。在此基礎上，他們進一步通過加帽端測序（Cap analysis of gene expression and deep sequencing，CAGE-seq）鑒定BV2小膠質細胞中LEV的可能靶點，使用LPS建立炎癥模型，確定了Fos 樣抗原1（Fos-like antigen 1，FosL1）是LEV抗炎作用的靶點，可能是其抗癲癇作用的機制之一[23]。
3.2 癲癇病理生理學研究
癲癇可由多種因素引起，發病機制復雜且尚未完全厘清，深化有關癲癇發病機制的研究對于治療癲癇有著極為重要的意義。在紅藻氨酸誘導的癲癇細胞模型中，出現神經膠質細胞的活化，導致腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-1β、IL-12、IL-18等炎癥細胞因子水平升高[12-24]，證明癲癇發作導致神經炎癥發生。同時，炎癥細胞因子又能促進癲癇發作[25]。由此可見，神經炎癥和癲癇發生互為因果、相互促進。因此對神經炎癥機制的研究，可為癲癇治療提供新的思路，即抑制神經炎癥的發生發展可能有利于癲癇的治療與轉歸。在LPS誘導的細胞炎癥模型中，許多證據表明通過靶向Toll樣受體（Toll-like receptors，TLR）、髓樣分化因子(Myeloid differentiation factor88，MyD88)、核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）、絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）、蛋白激酶B/信號傳導及轉錄激活蛋白（Protein kinase B /signal transducer and activator of transcription，AKT/STAT）等信號通路，可抑制神經膠質細胞炎癥發生[26-28]，可能成為癲癇治療的靶點。炎癥小體是一種多聚蛋白復合物，主要在機體免疫防御功能和無菌炎癥過程中發揮作用，可能是多種神經系統疾病的機制基礎，具有一定制定治療策略的前景。Shen等[29]通過無鎂培養液培養SH-SY5Y細胞（人神經母細胞瘤細胞系）構建癲癇細胞模型，增加了炎癥小體的表達，加入炎癥小體抑制劑后神經元死亡減少，證明在癲癇發作中炎癥小體與神經元死亡相關。
癲癇是由大腦神經元異常放電所導致的大腦功能紊亂的疾病，因此除神經炎癥外，負責細胞間信息傳遞功能的結構（如縫隙連接、突觸）與細胞離子流動與癲癇發病和病理生理學密切相關。縫隙連接（Gap junction，GJ）是細胞膜表面相鄰細胞間重要的離子通道，使動作電位在原本電阻很大的細胞之間傳播，參與細胞間的信息傳遞，使功能一致的同類型細胞快速發生同步化活動，有利于生命活動的進行。電突觸即是以縫隙連接為結構基礎的。星形膠質細胞表面表達縫隙連接蛋白43（Connexin 43 protein，Cx43），抗癲癇發作藥物拉莫三嗪和托吡酯在小膠質細胞-星形膠質細胞炎癥模型中誘導了Cx43表達增加，同時減少了小膠質細胞的活化，抑制了炎癥反應，小膠質細胞的活化可能影響了星形膠質細胞連接網絡的通訊功能。Cx43可能是拉莫三嗪和托吡酯抗癲癇作用的靶點之一，但對其磷酸化及通訊功能產生了哪些影響尚不清楚[9]。突觸（Synapse）的主要生理功能是細胞間信息的傳遞，還可以儲存、釋放、再攝取神經遞質。其中，存在突觸結構而無突觸功能的稱為沉默突觸。在無鎂細胞外液誘導的海馬神經元-星形膠質細胞共培養的癲癇細胞模型中，癲癇發作導致細胞突觸異常，沉默突觸比例增加，有可能促進了癲癇的發展[11]。神經元電信號的產生與傳播離不開離子通道，有學者建立了一種神經元-膠質細胞耦合模型，模擬體內各種離子的流動，研究了星形膠質細胞電壓門控鈣通道改變離子水平誘發癲癇的機制[30]。
血腦屏障（Blood brain barrier，BBB）可以阻止某些物質進入腦組織，是維持大腦正常生理環境的重要結構，因此與腦部疾病聯系緊密。據報道，癲癇可以加重BBB的損傷，BBB損傷又會促進癲癇的發展，其可能原因是BBB滲漏的促癇成分、水通道蛋白表達改變、GABA能神經元抑制減少[31]。利用Transwell小室或微流控芯片可以構建BBB的細胞模型[32]，結合癲癇細胞模型的構建方法，理論上可以構建癲癇狀態下的BBB體外模型，可能會成為研究癲癇中BBB分子機制的重要工具。
3.3 癲癇生物標志物
有效準確的生物標志物對于疾病的預防、診斷、嚴重程度判斷、預后情況都有極大的指導意義。近年來癲癇的主要生物標志物有基因生物標志物、miRNA、炎性反應性生物標志物等[33]。迄今為止，大多數癲癇標志物的研究集中在miRNA[34]。Iye等[35]、van Scheppingen等[36]、Korotkov等[37]、Wan等[38]先后用人星形膠質細胞（來源于流產嬰兒或顳葉癲癇患者腦組織）培養物研究了不同miRNA在癲癇發生中的作用，部分miRNA被證明在患者血液中含量升高，有作為生物標志物可能。高遷移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）是一種高度保守的核蛋白，在哺乳動物中廣泛表達，可通過Toll樣受體促進炎癥反應并在癲癇中發揮重要作用。Zaben等[39]使用癲癇患者手術切除的皮質和海馬組織，進行顯微手術解剖后進行細胞培養，分別構建3D和2D細胞模型，表明HMGB1作為炎癥信號，其抗神經元性抑制了模型中海馬神經元的發生。此外，已有文獻報道HMGB1在區分耐藥患者時表現出高特異性和選擇性，可作為預測生物標志物[40]。
4 小結與展望
目前對于癲癇的治療以抗癲癇發作藥物為主，但仍有1/3的患者發作不能完全控制。因此，需要深入了解癲癇發生機制，開發癲癇治療的新靶點或新型藥物。而癲癇細胞模型在其中發揮非常重要的作用。如今細胞模型不斷發展，在二維細胞模型的基礎上已經有三維共培養模型，如組織型共培養和器官型共培養，更大程度上還原在體環境，同時又保留了細胞模型的優勢。盡管如此，細胞模型仍存在不能完美復刻人體內復雜生理環境的缺點，因此可與動物模型聯合使用，在未來針對癲癇的發病機制和新型藥物研究中發揮其最大價值。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
癲癇是神經系統僅次于頭痛的第二大疾病，目前全球約有7 000萬患者深受其擾，并且給家庭、社會帶來了沉重的負擔[1]。對其發病機制及病理生理的研究一直在進行并且依賴于癲癇模型。常用的癲癇模型有動物模型、腦片模型和細胞模型[2]。動物模型可更好地模擬癲癇發作時體內復雜的病理生理活動，腦片模型在排除體內干擾因素（如血腦屏障、激素水平等）的同時保留了細胞在體時的微環境，與二者相比，細胞模型成本相對較低、造模耗時短，在一定程度上節約資源，操作簡單、結果更直觀。尤其針對于藥物和機制深層的分子研究，更容易排除干擾因素的細胞模型顯然更為準確。此外，越來越多的實驗結果證明，神經元和神經膠質細胞參與了癲癇發生的不同階段，可能成為癲癇治療的新靶點[3-5]。因此，癲癇細胞模型在癲癇的基礎研究中可發揮重要作用，本文對其建立方法及主要應用做一綜述。
1 癲癇細胞模型的類型
癲癇研究中主要使用的細胞模型類型有：單細胞培養模型（如BV2小膠質細胞、原代膠質細胞、CHME3小膠質細胞、SVG星形膠質細胞等），共培養模型（如星形膠質細胞-小膠質細胞共培養炎癥模型、神經元-星形膠質細胞共培養模型等），三培養模型（小膠質細胞-神經元-腦內皮細胞三培養模型[6]等）。單細胞培養方式較為簡單，僅針對單一種類細胞，可直觀地顯示在外界因素刺激下該種細胞活力、增殖、形態變化、細胞因子分泌等反應情況，直接證明在某種刺激下該細胞的病理生理變化；但其完全脫離了體內細胞組織環境，缺失了受到刺激時細胞之間相互應答的影響，與在體條件具有較大的差異。細胞共培養可以很好地解決單細胞培養中缺失細胞間相互作用的缺點，更真實地模擬細胞在體環境，使細胞最大程度地維持其體內結構功能。根據多種細胞間是否直接接觸可分為直接接觸式共培養和非接觸式共培養[7]。直接接觸式共培養適用于功能聯系緊密或體內分布層次明顯的幾種細胞，如小膠質細胞和星形膠質細胞之間聯系密切且二者間具有明確的交互對話，即可使用該種共培養方式[8-9]，但研究物質分泌、細胞內結構時無法明確定位。非接觸式共培養是通過培養液刺激、Banker共培養、Transwell小室共培養等方法進行細胞培養，培養液刺激只適用于細胞單向作用和旁分泌，后兩者可進行細胞間雙向作用的研究，但三者無法研究需細胞接觸才可發揮作用的結構功能（如突觸等）。構建細胞模型所用的細胞主要分為兩大類：原代細胞和商業細胞系。原代培養細胞是指從體內分離的組織細胞立刻在體外接種培養的細胞，與體內功能結構最為相近，是研究藥物最好的培養物。與商業細胞系相比，原代細胞的存活能力較低，培養環境要求較高，培養難度較大，傳代次數很少。商業細胞系最大的優點是穩定，具有原代細胞的各項功能特點且高度純化，廣泛應用于實驗研究中。
2 癲癇細胞模型建立方法
Sombati癲癇細胞模型是常用的模型之一，使用無鎂或低鎂細胞外液處理神經元[10]、神經元-星形膠質細胞共培養物等細胞3小時，即可出現細胞驚厥放電，誘導自發反復性癲癇樣放電的神經元模型[11]。其主要原理是Mg2+可拮抗興奮性氨基酸，低鎂細胞外液抵消了Mg2+的拮抗作用，導致細胞興奮性增加，容易出現異常放電；此外Mg2+是N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA）受體—離子型谷氨酸受體的一種亞型—的拮抗劑，低Mg2+條件下NMDA離子通道開放時間延長，Ca2+內流增加。另一種常見的造模方式是使用紅藻氨酸（Kainic acid，KA)誘導[12]，KA是興奮性神經遞質谷氨酸的類似物，作用于α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體導致Ca2+過量內流，引起細胞內Ca2+超載，引起神經元損傷，從而產生致癇作用。除神經元外，KA還可以作用于神經膠質細胞，誘導神經膠質細胞增殖活化，生成促炎細胞因子，導致神經炎癥，有利于癲癇中神經炎癥機制的研究。匹魯卡品是動物顳葉癲癇模型的常用誘導藥物，但也有研究用于建立癲癇的細胞模型[13]。此外，也有研究提出了谷氨酸誘導的癲癇細胞模型，用于研究卒中后癲癇的相關機制[14]。青霉素作為最常見的抗生素之一，早在20世紀中期就已經有學者發現其具有神經毒性，可能通過與抑制性神經遞質γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）結合從而抑制其合成與轉運而導致大腦興奮性增高，因此可被用于實驗中構建癲癇發作模型[15]。
3 癲癇細胞模型的應用
3.1 抗癲癇發作藥物
抗癲癇發作藥物是目前治療癲癇的主要方式，但仍有部分患者不能通過現有藥物控制發作，因此亟需更有效的新型抗癲癇發作藥物研發或非藥物治療策略。臨床前對于抗癲癇發作藥物的篩選及對其作用機制、靶點的研究依賴于癲癇模型。
哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian Target of rapamycin，mTOR）信號通路已被證明與神經炎癥有關并參與癲癇發生過程[16]。雷帕霉素和依維莫司是兩種mTOR抑制劑，Yang等[12]使用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）和KA處理BV2小膠質細胞建立神經炎癥和癲癇細胞模型，對兩種藥物在神經炎癥和癲癇中的作用進行了比較，證明了依維莫司可減輕神經炎癥，具有抗癲癇活性。此外，已被臨床廣泛用于治療癲癇的抗癲癇發作藥物仍有其未開發潛力。Kaur等[17] 使用C6神經膠質瘤細胞系作為模型，研究了幾種抗癲癇發作藥物在腫瘤相關癲癇中的療效，結果顯示托吡酯可誘導膠質瘤細胞分化而誘導細胞死亡，保持了正常細胞的生長環境，在其研究的三種藥物（加巴噴丁、丙戊酸和托吡酯）中，可能是治療腫瘤相關癲癇的有效藥物。
左乙拉西坦（Levetiracetam，LEV）是一種成熟的抗癲癇發作藥物，在世界范圍內被批準用于治療伴或不伴有繼發性全身性發作的部分性發作[18]。有關其作用機制的研究一直在進行。Haghikia等[19]建立了星形膠質細胞-小膠質細胞共培養模型，使用白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）和LPS處理細胞，證明了LEV增強共培養物中Cx43表達和星形膠質細胞的耦合強度。在該實驗的基礎上，Stienen等[20]通過IL-1β處理星形膠質細胞-小膠質細胞共培養模型來引發炎癥反應，證明了LEV通過轉化生長因子-β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）發揮其抗炎作用。Itoh等[21]的實驗證明，左乙拉西坦抑制了小膠質細胞和海馬星形膠質細胞活化所導致的促炎因子的上調。隨后，他們使用ATP、LPS處理BV2小膠質細胞，證明左乙拉西坦抑制了小膠質細胞的吞噬作用和炎癥反應，可能是其抑制癲癇發作的機制之一[22]。在此基礎上，他們進一步通過加帽端測序（Cap analysis of gene expression and deep sequencing，CAGE-seq）鑒定BV2小膠質細胞中LEV的可能靶點，使用LPS建立炎癥模型，確定了Fos 樣抗原1（Fos-like antigen 1，FosL1）是LEV抗炎作用的靶點，可能是其抗癲癇作用的機制之一[23]。
3.2 癲癇病理生理學研究
癲癇可由多種因素引起，發病機制復雜且尚未完全厘清，深化有關癲癇發病機制的研究對于治療癲癇有著極為重要的意義。在紅藻氨酸誘導的癲癇細胞模型中，出現神經膠質細胞的活化，導致腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-1β、IL-12、IL-18等炎癥細胞因子水平升高[12-24]，證明癲癇發作導致神經炎癥發生。同時，炎癥細胞因子又能促進癲癇發作[25]。由此可見，神經炎癥和癲癇發生互為因果、相互促進。因此對神經炎癥機制的研究，可為癲癇治療提供新的思路，即抑制神經炎癥的發生發展可能有利于癲癇的治療與轉歸。在LPS誘導的細胞炎癥模型中，許多證據表明通過靶向Toll樣受體（Toll-like receptors，TLR）、髓樣分化因子(Myeloid differentiation factor88，MyD88)、核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）、絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）、蛋白激酶B/信號傳導及轉錄激活蛋白（Protein kinase B /signal transducer and activator of transcription，AKT/STAT）等信號通路，可抑制神經膠質細胞炎癥發生[26-28]，可能成為癲癇治療的靶點。炎癥小體是一種多聚蛋白復合物，主要在機體免疫防御功能和無菌炎癥過程中發揮作用，可能是多種神經系統疾病的機制基礎，具有一定制定治療策略的前景。Shen等[29]通過無鎂培養液培養SH-SY5Y細胞（人神經母細胞瘤細胞系）構建癲癇細胞模型，增加了炎癥小體的表達，加入炎癥小體抑制劑后神經元死亡減少，證明在癲癇發作中炎癥小體與神經元死亡相關。
癲癇是由大腦神經元異常放電所導致的大腦功能紊亂的疾病，因此除神經炎癥外，負責細胞間信息傳遞功能的結構（如縫隙連接、突觸）與細胞離子流動與癲癇發病和病理生理學密切相關。縫隙連接（Gap junction，GJ）是細胞膜表面相鄰細胞間重要的離子通道，使動作電位在原本電阻很大的細胞之間傳播，參與細胞間的信息傳遞，使功能一致的同類型細胞快速發生同步化活動，有利于生命活動的進行。電突觸即是以縫隙連接為結構基礎的。星形膠質細胞表面表達縫隙連接蛋白43（Connexin 43 protein，Cx43），抗癲癇發作藥物拉莫三嗪和托吡酯在小膠質細胞-星形膠質細胞炎癥模型中誘導了Cx43表達增加，同時減少了小膠質細胞的活化，抑制了炎癥反應，小膠質細胞的活化可能影響了星形膠質細胞連接網絡的通訊功能。Cx43可能是拉莫三嗪和托吡酯抗癲癇作用的靶點之一，但對其磷酸化及通訊功能產生了哪些影響尚不清楚[9]。突觸（Synapse）的主要生理功能是細胞間信息的傳遞，還可以儲存、釋放、再攝取神經遞質。其中，存在突觸結構而無突觸功能的稱為沉默突觸。在無鎂細胞外液誘導的海馬神經元-星形膠質細胞共培養的癲癇細胞模型中，癲癇發作導致細胞突觸異常，沉默突觸比例增加，有可能促進了癲癇的發展[11]。神經元電信號的產生與傳播離不開離子通道，有學者建立了一種神經元-膠質細胞耦合模型，模擬體內各種離子的流動，研究了星形膠質細胞電壓門控鈣通道改變離子水平誘發癲癇的機制[30]。
血腦屏障（Blood brain barrier，BBB）可以阻止某些物質進入腦組織，是維持大腦正常生理環境的重要結構，因此與腦部疾病聯系緊密。據報道，癲癇可以加重BBB的損傷，BBB損傷又會促進癲癇的發展，其可能原因是BBB滲漏的促癇成分、水通道蛋白表達改變、GABA能神經元抑制減少[31]。利用Transwell小室或微流控芯片可以構建BBB的細胞模型[32]，結合癲癇細胞模型的構建方法，理論上可以構建癲癇狀態下的BBB體外模型，可能會成為研究癲癇中BBB分子機制的重要工具。
3.3 癲癇生物標志物
有效準確的生物標志物對于疾病的預防、診斷、嚴重程度判斷、預后情況都有極大的指導意義。近年來癲癇的主要生物標志物有基因生物標志物、miRNA、炎性反應性生物標志物等[33]。迄今為止，大多數癲癇標志物的研究集中在miRNA[34]。Iye等[35]、van Scheppingen等[36]、Korotkov等[37]、Wan等[38]先后用人星形膠質細胞（來源于流產嬰兒或顳葉癲癇患者腦組織）培養物研究了不同miRNA在癲癇發生中的作用，部分miRNA被證明在患者血液中含量升高，有作為生物標志物可能。高遷移率族蛋白B1（high mobility group protein B1，HMGB1）是一種高度保守的核蛋白，在哺乳動物中廣泛表達，可通過Toll樣受體促進炎癥反應并在癲癇中發揮重要作用。Zaben等[39]使用癲癇患者手術切除的皮質和海馬組織，進行顯微手術解剖后進行細胞培養，分別構建3D和2D細胞模型，表明HMGB1作為炎癥信號，其抗神經元性抑制了模型中海馬神經元的發生。此外，已有文獻報道HMGB1在區分耐藥患者時表現出高特異性和選擇性，可作為預測生物標志物[40]。
4 小結與展望
目前對于癲癇的治療以抗癲癇發作藥物為主，但仍有1/3的患者發作不能完全控制。因此，需要深入了解癲癇發生機制，開發癲癇治療的新靶點或新型藥物。而癲癇細胞模型在其中發揮非常重要的作用。如今細胞模型不斷發展，在二維細胞模型的基礎上已經有三維共培養模型，如組織型共培養和器官型共培養，更大程度上還原在體環境，同時又保留了細胞模型的優勢。盡管如此，細胞模型仍存在不能完美復刻人體內復雜生理環境的缺點，因此可與動物模型聯合使用，在未來針對癲癇的發病機制和新型藥物研究中發揮其最大價值。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。