癫痫与人体内各种化学物质有密切的关系，神经生物化学在分子水平上对阐明癫痫的发病机制有重要作用。
1、发作过程中大脑的生化变化
癫痫发作过程中常伴有动脉氧分压、动脉二氧化碳分压、血糖、非脂化脂肪酸、ATP、铬、磷、谷氨酸盐、谷酰胺、乳酸盐、GABA等的异常变化。
癫痫发作时需氧量增加，糖代谢加快，脑磷酸肌酸浓度降低，肌酸浓度升高。
癫痫发作时脑内5-羟色胺降低、多巴胺含量减少、胆碱酯酶活性增强。
2、发作时大脑能量状态和代谢储备
发作开始大脑的葡萄糖含量迅速下降，两小时后糖原恢复正常。这与癫痫发作时血浆胰岛素浓度升高有关。癫痫全身发作开始几秒内肌酸浓度升高而磷酸肌酸浓度降低。发生缺氧、动脉低血压或低血糖时ATP浓度下降。
3、癫痫与单胺类递质
单胺类递质包括5-羟色胺、多巴胺、肾上腺素、乙酰胆碱等，癫痫发作时脑内5-羟色胺降低、多巴胺含量减少、胆碱酯酶活性增强。
4、癫痫与氨基酸类递质
氨基酸类递质包括GABA、Glu、ASP、Gly、Ala、Tau。其中GABA是脑内主要的抑制性递质，而谷氨酸则是脑内主要的兴奋性递质。
5、癫痫与环核苷酸
环核苷酸包括环磷腺苷(CAMP)和环磷鸟苷(CGMP)，是中枢神经细胞的“第二信使”，对中枢神经系统活动起重要调节作用。
6、癫痫与神经肽
神经肽是由几十种低分子量单链氨基酸连接的一类化合物。它参与癫痫的发病机制。
7、癫痫与钙离子和钙调素
钙离子通过活化钙调素能调节众多的细胞生物学过程；钙调素是人体的一种重要的钙结合蛋白，作为钙离子作用的受体，是协助钙离子完成多种生理机能的媒介。
钙离子与癫痫发作的关系已经明确，钙离子细胞内流是癫痫发病的基本条件。
研究癫痫与生物化学的关系，对开辟治疗癫痫的新方法、新途径有重要意义。
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