中枢神经系统

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斑马鱼癫痫模型

目的:全球有超过7000万人患有癫痫,其中近20%的人存在药物难治性癫痫,尤其在儿童群体中更为常见。CBD在治疗神经系统疾病方面展现出潜力,包括难治性癫痫,但由

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服务概述

目的:全球有超过7000万人患有癫痫,其中近20%的人存在药物难治性癫痫,尤其在儿童群体中更为常见。CBD在治疗神经系统疾病方面展现出潜力,包括难治性癫痫,但由于其效力较低,需要较高剂量使用,从而引发嗜睡、胃部不适以及潜在的肝毒性等副作用。监管障碍、高昂成本、滥用风险以及 Cannabis种植的可持续性差,进一步限制了CBD的应用。为克服这些问题,研究人员评估了一系列结构相关的合成“pseudocannabinoids“在抗癫痫方面的活性。


方法:研究采用高通量斑马鱼模型,利用戊四氮唑(PTZ)和闪烁光刺激诱发癫痫发作,并通过自动化行为分析和全脑成像技术评估药物疗效。


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结果:多个测试的类似物显著抑制了PTZ诱导的癫痫发作,部分甚至优于CBD。影像学显示神经元过度活跃程度相应降低。

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斑马鱼行为特征、剂量-反应关系以及对闪烁光刺激的抽搐反应的可重复性。


(A)7天龄斑马鱼幼体经对照(<1% DMSO)、PTZ(10 mM)、CBD(3 μM)或PTZ + CBD(10 mM + 3 μM)处理后的代表性行为轨迹。运动指数(y轴)随时间(秒,x轴)变化。光刺激以彩色条带表示:紫色光脉冲、蓝色闪烁、紫色脉冲和绿色闪烁。每组实验为3个孔(每个孔8条幼体)。(B)在不同CBD浓度范围内(x轴),单独使用CBD(蓝色)与CBD联合PTZ(橙色)的剂量-反应曲线比较,其中PTZ保持恒定为10 mM。y轴显示标准化抽搐评分。每组实验为3个孔(每个孔8条幼体);数据以平均值±标准误表示。(C)多块板中各孔的散点图,展示了经对照处理(蓝色)和PTZ处理(橙色)幼体对蓝光(x轴)和绿光(y轴)闪烁光的反应,表明该检测方法在重复实验中具有良好的可重复性。对照组N=93孔(每个孔8条幼体),PTZ组N=87孔(每个孔8条幼体)。


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CBD类似物在含PTZ和不含PTZ条件下的剂量-反应行为特征分析。


(A)各CBD类似物在不同剂量范围内的平均运动活动热图(横轴为剂量,纵轴为活动水平)。较暖的颜色表示更高的活动水平;较冷的颜色表示镇静作用。(B)在PTZ(10 mM)存在下,不同浓度CBD类似物的聚类热图。行为特征(纵轴)根据四个指标(横轴)进行层次聚类:总运动、蓝光闪烁反应、绿光闪烁反应和紫脉冲反应。活动值以对照板为基准进行归一化,其中1代表仅使用PTZ(10 mM),0代表PTZ + CBD(10 mM + 3 μM)。(C)显示10种CBD类似物与PTZ(10 mM)联用时,在蓝光闪烁刺激下活动水平的剂量-反应效应热图(色标)。 (D)柱状图总结了在3 μM(母体CBD最低剂量,可抑制癫痫发作)下的类似物活性。数值以对照组为基准归一化,其中1代表仅使用PTZ,0代表PTZ + CBD。虚线红线标记为0.5(相对于PTZ减少50%)。位于该线左侧的类似物表现出显著的抗癫痫作用,而浓度相同的情况下,低于0的物质比CBD本身表现出更强的抑制作用。每种条件N=3孔(每孔8只幼虫)。


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对斑马鱼幼虫进行空白对照、CBD或PTZ处理后,全脑pERK免疫组化分析。


(A−C)6天龄幼虫经(A)空白对照(<1% DMSO)、(B)CBD(3 μM)或(C)PTZ(10 mM)处理后的背视图平均pERK信号。pERK信号增强表明神经活动升高。(D,E)全脑神经活动图的背视和侧视图像。(D)CBD与空白对照的成对比较显示,部分脑区活动被抑制(洋红色),另一些区域活动增强(绿色)。(E)PTZ处理组与空白对照组相比,显示广泛脑区活动显著增加(绿色)。脑区轮廓以白色标出,用于定位参考。缩写:ap,后脑叶;cb,小脑;di,间脑;ob,嗅球;ot,视交叉;rh,菱脑;te,大脑皮层。N = 10只动物/条件。


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在PTZ诱导的癫痫发作期间,使用CBD或CBD类似物处理的斑马鱼中神经活动降低的脑区。全脑神经活动图的背视图和侧视图。


对仅用PTZ(10 mM)处理的斑马鱼幼体与同时使用PTZ(10 mM)及CBD或CBD类似物(均3 μM)处理的个体进行成对比较。以洋红色标出的区域代表与单独使用PTZ相比,神经活动显著降低的大脑区域。每个面板显示不同化合物的结果:(A) PTZ + CBD,(B) PTZ + ent-(+)-6,(C) PTZ + ent-(+)-3,(D) PTZ + (+)-9。脑部轮廓以白色标示,用于定位参考。缩写:cb,小脑;di,双侧脑;ob,嗅球;rh,菱形脑;pg,松果体;te,大脑皮层。N = 10只动物/条件。


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