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癫痫(Epilepsy)是中枢神经系统的常见病和多发病,其是神经元反复阵发性过度放电的结果。目前认为,癫痫发病与中枢神经-免疫-内分泌网络调节失衡密切相关,以神经机制为主,免疫和内分泌因素分别在受体、信使和基因水平对其进行调节。其中,癫痫患者脑内兴奋性系统与抑制性系统失去平衡是癫痫发作的主要神经机制。谷氨酸(Glutamate,Glu)是中枢神经系统的一种兴奋性神经递质,广泛分布于神经系统的大脑皮层、小脑、基底神经核等部位。大量研究显示Glu参与癫痫的形成,同时Glu还可以作为一种致痫剂用于实验性癫痫动物模型的制作中。其促进癫痫发作的机理可能是Glu通过与神经元上的Glu受体结合,介导G蛋白藕联的离子通道,或者与兴奋性氨基酸受体(NMDA型)结合,导致大量的Ca2+和Na+内流,而K+、Mg2+则外流,产生去极化,引起癫痫发作。Glu受体分为离子型谷氨酸受体(ionotropic glutamate receptors, iGluRs)和代谢型谷氨酸受体(metabotropic glutamate receptors, mGluRs),其中离子型谷氨酸受体又包括NMDA受体、AMPA受体和KA受体;GluR2是谷氨酸的AMPA受体4种亚型(GluR1-4)中的一种,AMPA受体的主要特征由GluR2决定,GluR2的表达下调被认为是一种分子开关,控制谷氨酸受体AMPA对Ca2+的通透性阻断或减少Glu的兴奋毒性,从而影响癫痫发作。γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric-acid,GABA)是中枢神经系统中最重要的抑制性神经递质。癫痫动物实验研究表明,癫痫动物大脑皮质内GABA含量降低,且降低程度与癫痫发作程度一致。脑池内注射GABA能抑制实验动物的癫痫发作,腹腔或静脉注射GABA亦可对抗动物的药物性癫痫。脑脊液(CSF)中GABA含量与癫痫阈值呈正相关,即CSF内GABA含量下降时,其癫痫阈值低下,易发生癫痫。GABA主要通过离子型受体(GABRA和GABRC)和代谢型受体(GABRB)发挥抑制性功能,GABRA受体是化学门控离子通道类受体,主要分布于中枢神经元和外周交感神经元突触后膜,GABA及其它激动剂与之结合,可致突触后膜氯离子通道开启,大量氯离子内流,胞膜超极化,形成抑制性突触后电位(IPSP),介导GABA突触后抑制效应。褪黑素(melatonin,MT),化学名称为N-乙酰-5-甲氧基色胺是一种主要由丘脑松果体细胞合成、分泌的吲哚类神经内分泌激素。其分泌呈现明显的昼低夜高的规律,研究表明MT具有广泛的生理作用,它能维持昼夜节律、促进睡眠、增强人体免疫功能、抑制肿瘤细胞生长,并对生长、发育、性功能和许多器官起调节作用。近年来,随着对MT功能研究的不断深入,MT的其他重要功能也陆续被发现,包括清除自由基、抗氧化、神经保护和抗惊厥抑制癫痫发作的作用。但是目前,有关MT抑制癫痫的作用机制方面的研究并不多。有研究表明MT可能通过细胞膜上的特异性MT受体发挥它的抗惊厥、抑制癫痫作用,而MT膜受体竞争性拮抗剂Luzindole能够阻断MT的抗惊厥、抑制癫痫的作用。本研究旨在通过观察MT对Glu致痫大鼠行为学、海马内Glu及其受体GluR2和GABA及其受体GABRA1但影响,初步探讨MT抑痫的作用机制。实验分两部分。第一部分,40只健康雄性SD大鼠随机分为4组(每组10只),分别为A组:生理盐水对照组;B组:MT+Glu组;C组:Glu致痫组;D组:Luzindole+MT+Glu组。观察并记录大鼠行为学改变,用免疫组织化学方法检测大鼠海马内Glu及其受体GluR2含量的变化。结果显示,A组无痫样发作和痫样放电,B组无或仅有轻微发作(0～Ⅱ级),C组和D组痫样发作重(Ⅲ～Ⅴ级);免疫组织化学分析结果显示,各组大鼠海马CA1-CA3区锥体细胞层和齿状回颗粒细胞层神经元均有表达。Glu胞浆着色,C组和D组较A组各区免疫反应性明显增强,B组较C组和D组阳性细胞数目减少,细胞染色较浅,差异明显(P<0.05),B组与A组相比没有明显的差异性;GluR2胞膜着色较深,C组和D组较A组各区免疫反应性明显减弱,B组较C组和D组阳性细胞数目增加,差异明显(P<0.05),B组与A组相比没有明显的差异性。研究结果提示,MT对谷氨酸致痫大鼠痫样发作程度、痫样放电有抑制作用,其机制之一是经由其特异性的膜受体,降低Glu的表达,减少Glu的活性,并上调GluR2的表达,进而发挥抑痫效应。第二部分,40只健康雄性SD大鼠随机分为4组(每组10只),分别为A组:生理盐水对照组;B组:MT+Glu组;C组:Glu致痫组;D组:Luzindole+MT+Glu组。观察并记录大鼠行为学改变,用免疫组织化学方法检测大鼠海马内GABA及其受体GABRA1含量的变化。结果显示,A组无痫样发作和痫样放电,B组无或仅有轻微发作(0～Ⅱ级),C组和D组痫样发作重(Ⅲ～Ⅴ级);免疫组织化学分析结果显示,各组大鼠海马CA1-CA3区锥体细胞层和齿状回颗粒细胞层神经元均有表达。GABA胞膜胞浆均着色,GABRA1胞膜着色较深,C组和D组较A组各区免疫反应性明显减弱,阳性细胞数目明显减少,细胞染色较浅。B组较C组和D组各区免疫反应性明显增强,阳性细胞数目明显增加,细胞染色较深,差异明显,具有统计学意义(P<0.05)。B组与A组相比无明显差异。结果表明,MT对谷氨酸致痫大鼠痫样发作程度、痫样放电有抑制作用,其机制之一是经由其特异性膜受体,增强海马抑制性神经递质GABA及其受体GABRA1的活性与表达,进而发挥效应。综上所述,MT具有抑痫作用,其作用机制可能涉及通过其特异性的膜受体降低Glu的表达及其兴奋活性及上调GluR2的表达,增强GABA及其受体GABRA1的表达及其抑制活性,进而发挥抑制癫痫发作的效应。