实验性癫痫磁共振波谱与病理学对照研究
作者：叶静 张文波 祁吉 廉宗澂孙平川 黎明
单位：叶静(华西医科大学附属第一医院精神科 成都，610041)；张文波(天津市第一中心医院放射科)；祁吉(天津市第一中心医院放射科)；廉宗澂(天津医科大学第二医院MRI室)；孙平川(南开大学吸附高分子研究所)；黎明(南开大学吸附高分子研究所)
关键词：核磁共振；癫痫；病理学；大鼠；颞叶；海马
中华放射学杂志000716【摘要】目的 观察氢质子磁共振波谱(1H MRS)检测的致癫痫灶中某些异常代谢产物及其产生的病理学基础。方法 选取21只Wistar大鼠，用10%毛果芸香碱350 mg/kg经腹腔注射，诱发反复、全面的强直阵挛发作，并制成癫痫持续状态(status epileptics，SE)，按发作持续时间不同分4组，其中6只为对照组，15只为实验组。光学显微镜下观察颞叶、海马区病理学变化，并用9.4 T磁共振波谱仪检测离体状态脑代谢产物N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、乳酸(Lac)、γ-氨基丁酸(GABA)相对含量的变化。用方差分析和等级相关进行统计学分析。结果 SE 0.5 h内，光镜观察到颞叶、海马区神经元变性、少许丢失，与对照组相比，1H MRS检测到NAA轻度降低(0.80±0.06,P<0.05)，Cho、Lac、GABA值无变化；SE 3 h，神经元坏死、丢失明显，少许胶质增生，除NAA降低外，Lac值开始升高(3.84±0.98，P<0.05)，SE 6～60 h,神经元坏死、丢失及胶质增生严重,除NAA、Lac值变化外，还观察到Cho值升高(1.13±0.03,P<0.05)和GABA值降低(1.01±0.23,P<0.05)。NAA值与癫痫持续时间呈显著负相关(γs=-0.78,P<0.01),与海马CA1区和CA3区神经元数量呈显著正相关(γs=0.79，P<0.01)。结论 1H MRS检出的NAA是反映早期脑损害的最敏感指标，其含量因癫痫持续时间延长和神经元数量减少而降低；Lac可以反映中等程度以上的神经元损害； Cho值升高，可能反映胶质增生；GABA值降低在神经元损伤较严重时可检出。
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Comparative study of MRS and pathology in epilepsy model of rat
YE Jing,ZHANG Wenbo,QI Ji,et al.
(Department of Psychiatry,the First Hospital,West China University of Medical Science ,Chengdu 610041,China)
【Abstract】Objective To study abnormalities of metabolites with 1H MRS and their pathological basis in epileptic rats.Methods Fifteen Wistar rats were injected with 10% pilocarpine intraperitoneal to induce generalized tonic-clonic seizure(GTCS)and status epileptics(SE).Six rats were used as control.According to the duration of GTCS,the epileptic rats were divided into 4 groups.At different times of GTCS,the temporal lobes and hippocampus were taken out for histological study with light microscopy(HE staining) and 1H MRS(9.4 T) examination was done in vitro to measure the concentrations of N-acetylaspartate (NAA),lactate (Lac),choline (Cho),and γ-aminobutanoic acid (GABA).Variance analysis and rank correlation were used for statistical analysis.Results After 0.5 hour of SE,neuronal degeneration and some neuronal loss were detected with light microscopy.NAA concentration decreased slightly(0.80±0.06,P<0.05),Lac,Cho,and GABA remained unchanged compared with the control.After 3 hours of SE,neuronal necrosis and slight gliosis were found.Besides the decrease of NAA ,increase of Lac was also found on 1H MRS (3.84± 0.98).From 6 to 60 hours of SE ,severe neuronal necrosis and gliosis were detected.Besides the change of NAA and Lac,increased Cho (1.13± 0.03,P<0.05) and decreased GABA (1.01± 0.23,P<0.05) were also detected.NAA was correlated with SE lasting time negatively(γs =-0.78,P<0.01),and with number of neurons of CA1 and CA3 positively(γs=0.79,P<0.01).Conclusion NAA is the most sensitive marker of early brain damage decreased NAA correlate with prolongation of seizure time and loss of neurons; the change of Lac reflected moderate to severe injury of neurons;Increase in Cho may represent gliosis;decreased GABA can be detected when neuronal damage becomes severe.
, 百拇医药
【Key words】Nuclear magnetic resonance；Epilepsy；Pathology；Rats；Temporal lobe；Hippocampus
磁共振波谱打开了活体研究神经生物学和神经化学的大门，而与组织学对照研究对理解神经化学是必要的。笔者用10% 毛果芸香碱(pilocarpine)经腹腔注射，诱发大鼠反复、全面的强直痉挛大发作(generalization tonic-clonic seizure，GTCS)，动态观察癫痫发作持续不同时间氢质子磁共振波谱(1H magnetic resonance spectroscopy,1H MRS)所测的某些代谢产物含量与脑组织学变化的关系。
表1 对照组与实验组癫痫持续不同时间1H MRS检测结果的比较 组别
动物数
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(只)
神经细胞计数(个)
1 H MRS(峰下面积)
CA1
CA3
NAA/Cr
Lac/Cr
Cho/Cr
GABA/Cr
对照组
6
71.6±7.2
, 百拇医药
60.9±9.0
1.24±0.06
3.27±0.84
0.76±0.28
1.39±0.06
实验组
15
SE 5 min～
3
55.8±3.2
47.1±5.4
0.80±0.06①
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3.54±1.03
0.87±0.17
1.29±0.06
SE 30 min～
3
35.7±4.4①
30.3±8.2①
0.81±0.11①
3.84±0.98①
0.84±0.29
1.02±0.02
, 百拇医药
SE 3 h～
3
9.6±1.6②
11.0±2.6②
0.72±0.04②
4.54±0.98①
1.13±0.03①
1.01±0.23①
SE 6～60 h
6
, http://www.100md.com 5.4±3.2②
9.4±5.3②
0.71±0.04②
7.05±1.19①
1.76±0.18①
0.91±0.18①
组间比较
F值
224
90.74
247.05
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10 688.87
1 144.49
272.64
P值
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
注：与对照组比较，①P<0.05；②P<0.01材料与方法
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一、癫痫动物模型制作
Wistar大鼠21只，6只为对照组，15只为实验组。10% 毛果芸香碱 350 mg/kg经腹腔注射，诱发大鼠GTCS，并制成癫痫持续状态(statue epilepsy,SE)，东莨菪碱1 mg/kg和安定4 mg/kg经腹腔注射，将抽搐控制在不同时间，据此分4个亚组(见表1)。
二、病理学观察
低温状态下取脑，沿大脑正中裂将前脑分离成左右两侧，随机取一侧颞叶和海马，立即放到液氮中待处理；另一侧脑福尔马林固定，石蜡包埋，沿海马-杏仁核复合体层面制成30 μm层厚切片，HE染色，光学显微镜观察。
三、离体1H MRS检测
1. 组织提纯:严格按Peeling等[1]的方法进行。提纯后的样品溶于0.5 ml氘代水中，用氘代盐酸和氘代氢氧化钠校准pH至7.25±1.00；将处理好的样品放入直径5 mm的MR管中，进行MRS检测。
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2.1H MRS检测：用美国Varian公司生产的UNITY Plus -400型(9.4 T)NMR波谱仪(南开大学吸附高分子研究所提供)。主要观察与癫痫密切相关的5种代谢产物的波谱，用积分法测量峰的曲线下面积，其化合物的化学位移如图1,2。
1H MRS的绝对定量很困难，而肌酸(Cr)值是稳定的，故每个化合物测得值与Cr值的比，得到某一化合物的相对值，可反映化合物含量[2,3]。我们也用此方法来确定化合物的相对含量。
四、 统计学分析
用社会科学统计软件包(SPSS)统计学软件进行：(1)方差分析，P<0.05为存在显著性差异；(2)等级相关：SE持续时间与化合物相对含量的关系。
结果
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表1结果显示，在SE 30 min内，CA1和CA3区神经元即 有丢失，但与对照组比较无显著性差异，此时已有N-乙酰天门冬氨酸(NAA)值减低；SE 3 h后，光学显微镜下观察CA1和CA3 区几乎没有正常神经元，为变性、坏死神经细胞或由胶质细胞充填(图3)。MRS检测发现胆碱(Cho)升高和γ-氨基丁酸(GABA)降低；大鼠SE 0.5 h内 乳酸(Lac)值无变化，SE 3 h乳酸升高，至 60 h仍保持高水平状态。经等级相关统计学检验，NAA值与癫痫持续时间呈显著负相关(γs=-0.78，P<0.01)，与海马CA1区和CA3区正常神经元数量呈显著正相关(γs=0.79，P<0.01)，即发作时间越长，NAA值越低,海马区正常神经元数量越少,NAA值越低。
图1 为持续性癫痫发作12 h,大鼠海马区1H MRS，NAA峰值下降
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表2结果显示，对照组无阳性病理发现，SE 30 min即有海马神经元变性,少许坏死，SE 3 h后可见较严重的神经元坏死，胶质增生(即海马硬化)，细胞浆和间质水肿，而且随癫痫持续时间延长而加重(图3)。
图2 为正常大鼠海马区1H MRS波谱，可显示下列化学位移点上的波峰值：Lac在1.3 ppm处，NAA在2.0 ppm处，GABA在2.3 ppm处，Cr在3.0 ppm处，Cho在3.2 ppm处
图3 癫痫持续18 h，大鼠海马CA3区可见大量神经元坏死、溶解、脱失，胶质细胞增生明显，形成“海马硬化”(HE ×400)
表2 对照组与实验组癫痫持续不同时间光学
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显微镜观察结果 组别
动物数
(只)
光学显微镜下观察结果
变性
坏死
水肿
对照组
6
-
-
-
实验组
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15
SE 5 min～
3
+
±
-
SE 30 min～
3
+
+
+
SE 3 h～
3
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+
++
++
SE 6～60 h
6
+
++
++
注:-为无，±为轻度，+为中度，++为重度讨论
以往研究证明，在细胞质大分子的化学位移上，大鼠和人脑相似[4,5]。本实验大鼠脑标本经处理后，暴露胞质中的大分子，得到了在相应化学位移点上与癫痫生化改变密切相关的5种水溶性代谢产物的明确波谱图像(图1,2)，下面结合病理观察讨论这些代谢产物改变及其意义。
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1.NAA： NAA完全位于神经元胞体和突触中，由线粒体产生，NAA含量减少反映神经元丢失或机能受损[6]。
本研究结果显示，癫痫发作早期(30 min内)即有NAA信号减低，此期病理学改变以变性为主，表明NAA在反映神经元损伤上是敏感的。抽搐时间延长(3 h、6 h、12 h、60 h)，NAA持续进行性降低，反映出NAA作为定量指标对癫痫性脑损伤程度的反映能力。
多数作者研究结果显示，癫痫患者和致癫痫动物的发作频率、发作持续时间增加与 NAA/Cr下降有显著相关性[3,7]。Ebisu等[8]研究发现，致癫痫大鼠在发作后3 d NAA增加。作者认为阶段性NAA/Cr暂时性增加，是NAA合成增加的结果。我们推测，发作时间和发作频率与NAA定量相关性不同，可能与发作不同时期NAA的含量不同有关，我们检测的NAA值是在发作间期，而NAA作为体内生化物质受到体内平衡机制调节，但这种机制目前还不清楚。
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2.Cho：Cho是磷脂酰胆碱卵磷脂和甘油磷酸胆碱的前驱物质，参与细胞膜构成[3]。细胞学研究提示，Cho存在于神经元和胶质细胞，其浓度胶质高于神经元，因而认为Cho主要反映神经胶质的变化。本实验显示SE 3 h后，Cho/Cr升高，病理结果提示，神经元丢失严重，伴有严重的胶质增生。因此我们的实验也可以说明Cho峰值升高与海马硬化有关，与Connelly等[9]的研究结果一致。但Cho与神经元病理的确切关系，还需与基础实验研究相结合。
3.Lac：本实验结果显示，大鼠SE 30 min内，Lac值无变化；SE 3 h，Lac升高，至 60 h仍保持高水平状态。致癫痫灶Lac增加的病理生理机制是反映无氧糖酵解增加。1H MRS检出病灶Lac信号强度增加有两方面意义，其一是局部脑区Lac增加可提示神经元损伤。本实验在组织学检出神经元坏死后发现Lac值升高，说明Lac值升高反映中等程度以上神经元损伤。活体检测Lac升高还可协助判断癫痫活动的侧别，在双侧颞叶癫痫病人检出一侧乳酸持续性升高，说明此侧为癫痫活动侧，可为手术和预后判断提供依据。
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4.GABA：GABA是中枢神经系统最重要的抑制性神经递质，它的释放可产生抑制性突触后电位及突触前抑制，使神经元兴奋降低。基础研究显示，大脑皮层以及脑脊液GABA水平降低，反映癫痫活动所致的特异性GABA能神经元丢失。本实验SE 3 h后，1H MRS 检出癫痫脑GABA/Cr明显降低，同时光镜下显示神经元丢失，与基础研究结论一致。其他学者有关癫痫大鼠活体MRS研究和颞叶癫痫病人术后离体标本1H MRS测定，均显示出GABA浓度降低[1,10]，与本实验结果一致。近年有的学者还应用活体1H MRS方法，分别在致癫痫大鼠和人体检出用抗癫痫药Vigabatrin(VGB)后，大脑皮层GABA浓度增加[11,12]。
尽管目前活体GABA测定尚处于探索阶段，但它具有广阔的应用前景。它可以避免脑脊液测定的有创伤性和标本处理带来的不准确性，并可动态和定量评估癫痫发作不同时期脑中GABA浓度和VGB治疗后GABA的含量，可以帮助病人进行初步的药物选择和治疗效果追踪[13]。
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资助项目：国家自然科学基金资助项目(39700037)
参考文献
1，Peeling J，Sutherland G.1H magnetic resonance spectroscopy of extracts of human epileptic neocortex and hippocampus.Neurology，1993,43(Suppl 2)：589-593.
2，Petroff OA，Ogino T，Alger JR.High-resolution proton magnetic resonance spectroscopy of rabbit brain：regional metabolites levels and postmortem changes.J Neurochem，1988,51：163-171.
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3，Najm IM，Wang Y，Hong SC，et al.Temporal changes in proton MRS metabolites after kainic acid induced seizures in rat brain.Epilepsia，1997,38：87-94.
4，Behar KL，Ogino T.Characterization of macromolecule resonances the 1H NMR spectrum of rat brian.Magn Reson Med,1993,30:38-44.
5，Behar KL，Rothman DL，Spencer DD，et al.Analysis of macromolecule resonance in 1H NMR spectra of human brain.Magn Reson Med，1994,32:294-302.
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6，Moffett JR，Namboodiri MA，Cangro CB，et al.Immunohistochemical localization of N-acetylaspartate in rat brain.Neuroreport，1991,2：131-134.
7，Garcia PA,Laxer KD,van Der J，et al.Correlation of seizure frequency with N-acetylaspartate levels determined by 1H magnetic resonance spectroscopic imaging.Magn Reson Imaging,1997,15：475-478.
8，Ebisu T,Rooney W,Peres M,et al.N-acetylaspatate as an in vivo marker of neuronal viability in kainate- induced status epilpticus:1H magnetic resonance spectroscopic images.J Cereb Blood Flow Metab,1994,14:373-382.
, 百拇医药
9，Connelly A，Jackson GD，Duncan JS，et al.Magnetic resonance spectroscopy in temporal lobe epilepsy.Neurology,1994,44:1411-1417.
10，Petroff OA，Pleban LA，Spencer DD.Symbiosis between in vivo and in vitro NMR spectroscopy the creatine，N-acetylaspartate，glutamate，and GABA content of the epileptic human brain.Magn Reson imaging，1995,13:1197-1211.
11，Preece NE，Jackson GD，Houseman JA,et al.Nuclear magnetic resonance detection of increased cortical GABA in vigabatrin treated rats in vivo.Epilepsia，1994,35：431-436.
12，Mattson RH，Petroff O，Rothman DL，et al.Vigabatrin：effects on human brain GABA levels by nuclear magnetic resonance spectroscopy.Epilepsia，1994,35(Suppl 5):29-32.
13，叶静，张文波，史沛.氢质子磁共振波谱在癫痫研究中的现状.中华放射学杂志，1998,32：233-234.
收稿日期：1999-08-02, 百拇医药
单位：叶静(华西医科大学附属第一医院精神科 成都，610041)；张文波(天津市第一中心医院放射科)；祁吉(天津市第一中心医院放射科)；廉宗澂(天津医科大学第二医院MRI室)；孙平川(南开大学吸附高分子研究所)；黎明(南开大学吸附高分子研究所)
关键词：核磁共振；癫痫；病理学；大鼠；颞叶；海马
中华放射学杂志000716【摘要】目的 观察氢质子磁共振波谱(1H MRS)检测的致癫痫灶中某些异常代谢产物及其产生的病理学基础。方法 选取21只Wistar大鼠，用10%毛果芸香碱350 mg/kg经腹腔注射，诱发反复、全面的强直阵挛发作，并制成癫痫持续状态(status epileptics，SE)，按发作持续时间不同分4组，其中6只为对照组，15只为实验组。光学显微镜下观察颞叶、海马区病理学变化，并用9.4 T磁共振波谱仪检测离体状态脑代谢产物N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、乳酸(Lac)、γ-氨基丁酸(GABA)相对含量的变化。用方差分析和等级相关进行统计学分析。结果 SE 0.5 h内，光镜观察到颞叶、海马区神经元变性、少许丢失，与对照组相比，1H MRS检测到NAA轻度降低(0.80±0.06,P<0.05)，Cho、Lac、GABA值无变化；SE 3 h，神经元坏死、丢失明显，少许胶质增生，除NAA降低外，Lac值开始升高(3.84±0.98，P<0.05)，SE 6～60 h,神经元坏死、丢失及胶质增生严重,除NAA、Lac值变化外，还观察到Cho值升高(1.13±0.03,P<0.05)和GABA值降低(1.01±0.23,P<0.05)。NAA值与癫痫持续时间呈显著负相关(γs=-0.78,P<0.01),与海马CA1区和CA3区神经元数量呈显著正相关(γs=0.79，P<0.01)。结论 1H MRS检出的NAA是反映早期脑损害的最敏感指标，其含量因癫痫持续时间延长和神经元数量减少而降低；Lac可以反映中等程度以上的神经元损害； Cho值升高，可能反映胶质增生；GABA值降低在神经元损伤较严重时可检出。
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Comparative study of MRS and pathology in epilepsy model of rat
YE Jing,ZHANG Wenbo,QI Ji,et al.
(Department of Psychiatry,the First Hospital,West China University of Medical Science ,Chengdu 610041,China)
【Abstract】Objective To study abnormalities of metabolites with 1H MRS and their pathological basis in epileptic rats.Methods Fifteen Wistar rats were injected with 10% pilocarpine intraperitoneal to induce generalized tonic-clonic seizure(GTCS)and status epileptics(SE).Six rats were used as control.According to the duration of GTCS,the epileptic rats were divided into 4 groups.At different times of GTCS,the temporal lobes and hippocampus were taken out for histological study with light microscopy(HE staining) and 1H MRS(9.4 T) examination was done in vitro to measure the concentrations of N-acetylaspartate (NAA),lactate (Lac),choline (Cho),and γ-aminobutanoic acid (GABA).Variance analysis and rank correlation were used for statistical analysis.Results After 0.5 hour of SE,neuronal degeneration and some neuronal loss were detected with light microscopy.NAA concentration decreased slightly(0.80±0.06,P<0.05),Lac,Cho,and GABA remained unchanged compared with the control.After 3 hours of SE,neuronal necrosis and slight gliosis were found.Besides the decrease of NAA ,increase of Lac was also found on 1H MRS (3.84± 0.98).From 6 to 60 hours of SE ,severe neuronal necrosis and gliosis were detected.Besides the change of NAA and Lac,increased Cho (1.13± 0.03,P<0.05) and decreased GABA (1.01± 0.23,P<0.05) were also detected.NAA was correlated with SE lasting time negatively(γs =-0.78,P<0.01),and with number of neurons of CA1 and CA3 positively(γs=0.79,P<0.01).Conclusion NAA is the most sensitive marker of early brain damage decreased NAA correlate with prolongation of seizure time and loss of neurons; the change of Lac reflected moderate to severe injury of neurons;Increase in Cho may represent gliosis;decreased GABA can be detected when neuronal damage becomes severe.
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【Key words】Nuclear magnetic resonance；Epilepsy；Pathology；Rats；Temporal lobe；Hippocampus
磁共振波谱打开了活体研究神经生物学和神经化学的大门，而与组织学对照研究对理解神经化学是必要的。笔者用10% 毛果芸香碱(pilocarpine)经腹腔注射，诱发大鼠反复、全面的强直痉挛大发作(generalization tonic-clonic seizure，GTCS)，动态观察癫痫发作持续不同时间氢质子磁共振波谱(1H magnetic resonance spectroscopy,1H MRS)所测的某些代谢产物含量与脑组织学变化的关系。
表1 对照组与实验组癫痫持续不同时间1H MRS检测结果的比较 组别
动物数
, 百拇医药
(只)
神经细胞计数(个)
1 H MRS(峰下面积)
CA1
CA3
NAA/Cr
Lac/Cr
Cho/Cr
GABA/Cr
对照组
6
71.6±7.2
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60.9±9.0
1.24±0.06
3.27±0.84
0.76±0.28
1.39±0.06
实验组
15
SE 5 min～
3
55.8±3.2
47.1±5.4
0.80±0.06①
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3.54±1.03
0.87±0.17
1.29±0.06
SE 30 min～
3
35.7±4.4①
30.3±8.2①
0.81±0.11①
3.84±0.98①
0.84±0.29
1.02±0.02
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SE 3 h～
3
9.6±1.6②
11.0±2.6②
0.72±0.04②
4.54±0.98①
1.13±0.03①
1.01±0.23①
SE 6～60 h
6
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9.4±5.3②
0.71±0.04②
7.05±1.19①
1.76±0.18①
0.91±0.18①
组间比较
F值
224
90.74
247.05
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10 688.87
1 144.49
272.64
P值
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<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
注：与对照组比较，①P<0.05；②P<0.01材料与方法
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一、癫痫动物模型制作
Wistar大鼠21只，6只为对照组，15只为实验组。10% 毛果芸香碱 350 mg/kg经腹腔注射，诱发大鼠GTCS，并制成癫痫持续状态(statue epilepsy,SE)，东莨菪碱1 mg/kg和安定4 mg/kg经腹腔注射，将抽搐控制在不同时间，据此分4个亚组(见表1)。
二、病理学观察
低温状态下取脑，沿大脑正中裂将前脑分离成左右两侧，随机取一侧颞叶和海马，立即放到液氮中待处理；另一侧脑福尔马林固定，石蜡包埋，沿海马-杏仁核复合体层面制成30 μm层厚切片，HE染色，光学显微镜观察。
三、离体1H MRS检测
1. 组织提纯:严格按Peeling等[1]的方法进行。提纯后的样品溶于0.5 ml氘代水中，用氘代盐酸和氘代氢氧化钠校准pH至7.25±1.00；将处理好的样品放入直径5 mm的MR管中，进行MRS检测。
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2.1H MRS检测：用美国Varian公司生产的UNITY Plus -400型(9.4 T)NMR波谱仪(南开大学吸附高分子研究所提供)。主要观察与癫痫密切相关的5种代谢产物的波谱，用积分法测量峰的曲线下面积，其化合物的化学位移如图1,2。
1H MRS的绝对定量很困难，而肌酸(Cr)值是稳定的，故每个化合物测得值与Cr值的比，得到某一化合物的相对值，可反映化合物含量[2,3]。我们也用此方法来确定化合物的相对含量。
四、 统计学分析
用社会科学统计软件包(SPSS)统计学软件进行：(1)方差分析，P<0.05为存在显著性差异；(2)等级相关：SE持续时间与化合物相对含量的关系。
结果
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表1结果显示，在SE 30 min内，CA1和CA3区神经元即 有丢失，但与对照组比较无显著性差异，此时已有N-乙酰天门冬氨酸(NAA)值减低；SE 3 h后，光学显微镜下观察CA1和CA3 区几乎没有正常神经元，为变性、坏死神经细胞或由胶质细胞充填(图3)。MRS检测发现胆碱(Cho)升高和γ-氨基丁酸(GABA)降低；大鼠SE 0.5 h内 乳酸(Lac)值无变化，SE 3 h乳酸升高，至 60 h仍保持高水平状态。经等级相关统计学检验，NAA值与癫痫持续时间呈显著负相关(γs=-0.78，P<0.01)，与海马CA1区和CA3区正常神经元数量呈显著正相关(γs=0.79，P<0.01)，即发作时间越长，NAA值越低,海马区正常神经元数量越少,NAA值越低。
图1 为持续性癫痫发作12 h,大鼠海马区1H MRS，NAA峰值下降
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表2结果显示，对照组无阳性病理发现，SE 30 min即有海马神经元变性,少许坏死，SE 3 h后可见较严重的神经元坏死，胶质增生(即海马硬化)，细胞浆和间质水肿，而且随癫痫持续时间延长而加重(图3)。
图2 为正常大鼠海马区1H MRS波谱，可显示下列化学位移点上的波峰值：Lac在1.3 ppm处，NAA在2.0 ppm处，GABA在2.3 ppm处，Cr在3.0 ppm处，Cho在3.2 ppm处
图3 癫痫持续18 h，大鼠海马CA3区可见大量神经元坏死、溶解、脱失，胶质细胞增生明显，形成“海马硬化”(HE ×400)
表2 对照组与实验组癫痫持续不同时间光学
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显微镜观察结果 组别
动物数
(只)
光学显微镜下观察结果
变性
坏死
水肿
对照组
6
-
-
-
实验组
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15
SE 5 min～
3
+
±
-
SE 30 min～
3
+
+
+
SE 3 h～
3
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+
++
++
SE 6～60 h
6
+
++
++
注:-为无，±为轻度，+为中度，++为重度讨论
以往研究证明，在细胞质大分子的化学位移上，大鼠和人脑相似[4,5]。本实验大鼠脑标本经处理后，暴露胞质中的大分子，得到了在相应化学位移点上与癫痫生化改变密切相关的5种水溶性代谢产物的明确波谱图像(图1,2)，下面结合病理观察讨论这些代谢产物改变及其意义。
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1.NAA： NAA完全位于神经元胞体和突触中，由线粒体产生，NAA含量减少反映神经元丢失或机能受损[6]。
本研究结果显示，癫痫发作早期(30 min内)即有NAA信号减低，此期病理学改变以变性为主，表明NAA在反映神经元损伤上是敏感的。抽搐时间延长(3 h、6 h、12 h、60 h)，NAA持续进行性降低，反映出NAA作为定量指标对癫痫性脑损伤程度的反映能力。
多数作者研究结果显示，癫痫患者和致癫痫动物的发作频率、发作持续时间增加与 NAA/Cr下降有显著相关性[3,7]。Ebisu等[8]研究发现，致癫痫大鼠在发作后3 d NAA增加。作者认为阶段性NAA/Cr暂时性增加，是NAA合成增加的结果。我们推测，发作时间和发作频率与NAA定量相关性不同，可能与发作不同时期NAA的含量不同有关，我们检测的NAA值是在发作间期，而NAA作为体内生化物质受到体内平衡机制调节，但这种机制目前还不清楚。
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2.Cho：Cho是磷脂酰胆碱卵磷脂和甘油磷酸胆碱的前驱物质，参与细胞膜构成[3]。细胞学研究提示，Cho存在于神经元和胶质细胞，其浓度胶质高于神经元，因而认为Cho主要反映神经胶质的变化。本实验显示SE 3 h后，Cho/Cr升高，病理结果提示，神经元丢失严重，伴有严重的胶质增生。因此我们的实验也可以说明Cho峰值升高与海马硬化有关，与Connelly等[9]的研究结果一致。但Cho与神经元病理的确切关系，还需与基础实验研究相结合。
3.Lac：本实验结果显示，大鼠SE 30 min内，Lac值无变化；SE 3 h，Lac升高，至 60 h仍保持高水平状态。致癫痫灶Lac增加的病理生理机制是反映无氧糖酵解增加。1H MRS检出病灶Lac信号强度增加有两方面意义，其一是局部脑区Lac增加可提示神经元损伤。本实验在组织学检出神经元坏死后发现Lac值升高，说明Lac值升高反映中等程度以上神经元损伤。活体检测Lac升高还可协助判断癫痫活动的侧别，在双侧颞叶癫痫病人检出一侧乳酸持续性升高，说明此侧为癫痫活动侧，可为手术和预后判断提供依据。
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4.GABA：GABA是中枢神经系统最重要的抑制性神经递质，它的释放可产生抑制性突触后电位及突触前抑制，使神经元兴奋降低。基础研究显示，大脑皮层以及脑脊液GABA水平降低，反映癫痫活动所致的特异性GABA能神经元丢失。本实验SE 3 h后，1H MRS 检出癫痫脑GABA/Cr明显降低，同时光镜下显示神经元丢失，与基础研究结论一致。其他学者有关癫痫大鼠活体MRS研究和颞叶癫痫病人术后离体标本1H MRS测定，均显示出GABA浓度降低[1,10]，与本实验结果一致。近年有的学者还应用活体1H MRS方法，分别在致癫痫大鼠和人体检出用抗癫痫药Vigabatrin(VGB)后，大脑皮层GABA浓度增加[11,12]。
尽管目前活体GABA测定尚处于探索阶段，但它具有广阔的应用前景。它可以避免脑脊液测定的有创伤性和标本处理带来的不准确性，并可动态和定量评估癫痫发作不同时期脑中GABA浓度和VGB治疗后GABA的含量，可以帮助病人进行初步的药物选择和治疗效果追踪[13]。
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资助项目：国家自然科学基金资助项目(39700037)
参考文献
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收稿日期：1999-08-02, 百拇医药