Pinnacle | 癫痫研究新进展——大麻二酚Cannabidiol（CBD）在抗癫痫作用中的机制研究

大麻二酚Cannabidiol（CBD）是大麻素其中的一种纯天然成分，与四氢大麻酚（THC）相比，CBD具有医用更为安全、成瘾性更低和副作用小的特点。研究发现，CBD不仅具有抑制皮脂分泌、通过选择性离子通道的调控维护皮肤屏障、抗氧化和抑菌等功效，在药理上还具有抗焦虑、抗精神病、止吐和抗炎的特性。最新研究发现，CBD可减少多种动物模型和难治性复发性癫痫患者的癫痫发作活性，但其抗癫痫作用的机制尚不清楚。

2023年4月纽约大学格朗尼医学中心Evan C. Rosenberg等学者在Neuron杂质尚发表了一篇名为“Cannabidiol modulates excitatory-inhibitory ratio to counter hippocampal hyperactivity”的研究论文。在该项研究中，实验人员利用GPR55 KO小鼠模型验证了CBD可通过阻断内源性膜磷脂溶血磷脂酰肌醇（LPI）的突触效应和抑制G蛋白偶联受体GPR55的过度兴奋性以发挥潜在的抗癫痫作用。

首先，为了研究GPR55作为CBD抗惊厥作用的潜在靶点，Evan等研究了小鼠急性全身性癫痫发作的体内模型，该模型使用戊四唑（PTZ，105 mg/kg）诱导WT小鼠（野生小鼠模型）癫痫发作。在PTZ注射前1小时分别给予CBD  50、100、200 mg/kg，腹腔注射处理，结果显示随着CBD浓度的增加，小鼠强直-阵挛发作随之减少，在200 mg/kg腹腔注射时达到显著水平（p<0.0001）。相反，在GPR55 KO小鼠（体内不表达GPR55的小鼠模型）中，CBD的癫痫减轻作用不存在，即使在200 mg/kg时也是如此（p>0.9999）。在200 mg/kg下，GPR55 KO小鼠出现强直-阵挛发作的次数明显多于WT小鼠（p=0.03）。而且，CBD降低了WT小鼠和KO小鼠的死亡率（p<0.0001）。以上表明了抑制癫痫发作依赖于GPR55的调控。

Evan记录到海马区CA1/CA3突触兴奋性发作过程中，LPI增强了自发神经传递，反应为锥体神经元中微型兴奋性突触后电流（mEPSC）频率的增加，同时20-30min后微型抑制性突触后电流（mIPSCs）频率和振幅明显降低。无LPI的CBD不会改变基线mEPSC频率（pFreq=0.51）。然而，1mM CBD预处理消除了LPI的促兴奋作用（pFreq=0.82）。同样，不含LPI的1mM CBD不会改变mIPSC频率（pFreq=0.65与基线相比）或振幅（pAmpl=0.94），但阻止了LPI介导的mIPSC频率和振幅的降低。以此证明了CBD阻断LPI的促兴奋和抗抑制作用。

以上证明了CBD起到GPR55拮抗剂的效能，能够通过作用于谷氨酸能轴突末端，阻断内源性膜磷脂溶血磷脂酰肌醇（LPI）对G蛋白偶联受体GPR55的促兴奋作用。LPI驱动GPR55介导的神经元细胞体和突触前海马CA3-CA1的Ca2+流量，产生整体的促兴奋作用。CBD阻断LPI介导的突触前Ca2+升高，防止谷氨酸释放升高。这些结果表明，GPR55是CBD抗癫痫作用的底物。

为了评估CBD在脑电图发作中的作用机制，作者在小鼠额叶、颞叶（海马体）和枕叶植入脑电电极以捕捉脑电图信号，采用PTZ模型，使用较低浓度的PTZ（60 mg/kg）温和刺激对动物进行处理，该浓度下不会导致癫痫持续发作。利用美国Pinnacle 公司的Sirenia® Seizure Pro分析软件对小鼠脑电癫痫事件进行分析显示，200 mg/kg CBD预处理降低了脑电图功率的平均水平（p=0.0036），增加了首次癫痫脑电发作的潜伏期（p=0.04），并产生了缩短脑电图发作持续时间的非显著趋势（p=0.11）。因此，CBD减少了癫痫脑电的发作，这与研究中视频采集行为观察癫痫发作的结果相一致。

综上，癫痫发作伴随GPR55的表达的上调和LPI的高增长，这大大促进了神经的过度兴奋，LPI-GPR55信号通路是CBD减少癫痫发作的潜在靶点，CBD可以消除LPI-GPR55信号通路传导增强引起的癫痫发作的神经回路，其可以通过对离子通道的直接作用减低神经兴奋性，降低癫痫发作和因此引起的死亡率，CBD可能为难治性癫痫患者提供了一种潜在的治疗剂。

在该项研究中，纽约大学格朗尼医学中心科研团队应用了美国Pinnacle公司脑电癫痫系统，Pinnacle提供神经电生理研究的全套产品，从性能优越的硬件到专业性分析软件，Pinnacle“一站式”产品解决方案及技术服务可以满足用户各个实验阶段研究的不同需求。

在癫痫研究方向上，Pinnacle提供癫痫脑电采集的全套硬件设备，从脑电数据采集器、万向转向器、前置放大器和脑电植入电极，可满足研究者对大小鼠清醒自由活动状态下癫痫脑电的采集，其强大的二次滤波功能和数据采集算法可以最大程度去除运动伪影，获得异常干净的数据波形。

数据采集器(DCAS)执行脑电肌电信号的二次放大和过滤，然后将数据经USB数据线传输至Pinnacle Sirenia采集软件。

系统采集到的脑电肌电信号经前置放大器放大和过滤，然后经数据采集器传输至电脑进行信号波形的显示，该放大器对脑电肌电信号进行首次过滤和放大。

集成式头帽电极设计方便将脑电肌电电极植入大小鼠的合适脑区，减少手术操作步骤，特制的螺钉电极使整个手术操作过程简单易上手，利于研究者以最少时间成本获得准确可靠的电生理数据。

专业性癫痫分析软件Sirenia® Seizure Pro提供了Power、Line Length和amplitude三种癫痫分析方法，辅助以频谱图和热图等工具,可对脑电/ 肌电信号进行自动化功率分析、线长分析、波幅分析和峰值频率分析等并能够快速辅助研究者进行癫痫发作时间、持续时间和发作次数等事件的统计和分析，从而大大减少癫痫事件的识别和分析时间。该软件可实现定制高质量的图表，用于论文、演示文稿和日常研究，并可兼容第三方设备记录EEG/EMG生成的EDF和TXT文件。

软件操作简单，利于上手，只需三步即可完成癫痫事件的识别和标记，当用户分析类似的信号数据时可直接调用数据库中的储存模板进行分析。

除癫痫研究外，Pinnacle神经生理工作站还提供以EEG/EMG采集为核心，结合睡眠剥夺、光遗传、神经活性物质检测、同步视频采集等技术，对动物睡眠、脑内活性物质检测和认知行为等进行细致全面等评估的实验解决方案。

上海玉研科学仪器有限公司与美国Pinnacle公司保持长期友好合作关系，我们致力于研发和引进先进的科学仪器，为国内外实验室建设、课题研究推荐科学合理的解决方案，并提供最真诚可靠的技术服务。