动物模型构建与评估丨动物偏头痛模型及主要行为评估

动物偏头痛模型是研究偏头痛发病机制和评估治疗药物的重要工具。由于动物无法主观报告“头痛”，目前主要通过模拟偏头痛的核心病理特征（如三叉神经血管系统激活、中枢敏化、自发性疼痛行为等）结合可量化的行为学来建立模型。

基于三叉神经血管学说的偏头痛动物模型，主要通过激活三叉神经-血管通路模拟偏头痛的核心病理过程。

硝酸甘油（Nitroglycerin, NTG）诱导模型

原理：NTG 在体内代谢生成一氧化氮（NO）引发血管扩张、三叉神经节激活和中枢敏化，模拟偏头痛发作。

方法：腹腔注射 NTG（通常10 mg/kg），30–60 分钟后出现痛觉过敏。

检测指标：

面部或爪部机械/热痛觉过敏（von Frey、热板测试）

自发性疼痛行为（如理毛减少、蜷缩）；烦躁不安、两耳发红、前肢频繁搔头、爬笼次数增加等；给药后 3分钟左右即可出现耳红和搔头行为（部分研究报道为30分钟），搔头频率在30–60分钟上升，90分钟达高峰，约3小时后逐渐消失。

优点：操作简单、可重复性好，广泛用于药物筛选

局限：急性模型，难以模拟慢性偏头痛或先兆。

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三叉神经节刺激模型

通过电刺激或化学刺激（如辣椒素、CGRP）三叉神经节，诱导硬脑膜血管扩张及无菌性神经源性炎症模拟偏头痛时由三叉传入纤维释放CGRP、P物质（SP）和神经激肽A（NKA）等递质所引发的血管反应和痛觉敏化。

行为学观察：

记录电刺激后大鼠是否出现节律性抖动、频繁甩头、过度理毛等异常行为，并统计其发生频率和持续时间变化；

机械痛阈检测：使用von Frey纤毛对眶周区域进行测试，比较电刺激前后颜面部机械痛阈的降低程度。

两项指标均显著改变可判定偏头痛模型建立成功。

皮层扩散性抑制（Cortical Spreading Depression, CSD）模型，模拟有先兆偏头痛

在动物中，通过化学（如KCl、NMDA）、机械（针刺）或电刺激皮层均可诱发CSD，进而促进NO、P物质、CGRP等递质释放及c-Fos、神经生长因子等痛觉相关蛋白表达，从而模拟偏头痛病理过程。

具体实验步骤：

成年C57BL/6小鼠经立体定位手术将微量注射针精准植入右侧侧脑室。术后恢复至少5–7天，确保动物状态稳定。实验时，通过微量注射泵向侧脑室缓慢注入1–2 μL的高浓度氯化钾溶液（KCl，1–2 M）以模拟偏头痛发作时脑脊液中离子环境的异常变化；对照组则注射等体积的人工脑脊液（aCSF）或等渗NaCl溶液。

注射后30–90分钟内进行行为学评估：

使用von Frey纤毛刺激胡须垫区域检测面部机械性痛觉过敏，记录引起缩头或甩头反应的阈值；

在明暗箱中测试畏光行为（记录小鼠在明亮区停留时间）；并观察自发性疼痛相关行为，如眼睑闭合、理毛减少及活动量下降。

综合自动行为分析系统及视频录像的系统记录实验动物的行为改变。对动物进行评估，诸如：移动、静止、理毛、僵直、抬爪、进食、饮水、无目的咀嚼、顺时针和逆时针转向、甩头以及甩干动作等。

活动减少：总移动距离下降，反映不适状态。

总之，该模型通过CSF溶质扰动绕过传统血管或皮层机制，直接揭示了TG神经元对脑脊液微环境变化的敏感性，为偏头痛的外周起源提供了新的实验证据。

遗传性偏头痛模型（如 FHM 突变小鼠）

代表品系：CACNA1A（FHM1）、ATP1A2（FHM2）突变小鼠。

特点：自发性 CSD 阈值降低，对偏头痛触发因素更敏感。

目的：研究家族性偏瘫型偏头痛的发病机制。

其他检测方法：

微型显微镜成像作为偏头痛研究领域的新工具，能够在自由活动的小鼠中实时、动态地观测脑膜血管反应与神经元活动，突破了传统麻醉状态下成像的局限。

Fig1 微型显微镜在偏头痛模型中进行血管成像

文献引用：

• Martin Kaag Rasmussen et al. ,Trigeminal ganglion neurons are directly activated by influx of CSF solutes in a migraine model.Science385,80-86(2024).DOI:10.1126/science.adl0544

• 周莉,蔡秀英,倪健强.偏头痛实验动物模型的行为学评价[J].中国疼痛医学杂志,2016,22(04):293-297.

• 付先军 , 宋旭霞, 周永红,等. 硝酸甘油型实验性偏头痛大鼠模型行为症状学评价. 中华神经医学杂志, 2005, 4(5):449 ~ 451.

• Degel C, Zitelli K, Zapata J, Nassi J, Botta P. Harnessing Miniscope Imaging in Freely Moving Animals to Unveil Migraine Pathophysiology and Validate Novel Therapeutic Strategies. Synapse. 2024 Nov;78(6):e70001. doi: 10.1002/syn.70001. PMID: 39567365; PMCID: PMC11578939.

• Harriott, A. M., L. C. Strother, M. Vila-Pueyo, and P. R. Holland. 2019. “Animal Models of Migraine and Experimental Techniques Used to Examine Trigeminal Sensory Processing.” Journal of Headache and Pain 20: 91.

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