老年癡呆動物模型研究進(jìn)展 1121 2003版

1、老年癡呆動物模型研究進(jìn)展 1121 2003版第一部分老年癡呆發(fā)病機(jī)制 老年癡呆是繼腫瘤、心臟病、腦血管病之后引起老年人死亡的第四大病因, 它是一種嚴(yán)重的、退行性腦疾患,多起病于老年期，潛隱起病，病程緩慢且不可逆。 臨床特征是進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙, 至疾病后期, 患者生活不能自理及臥床不起, 不能說話甚至連自己的近親都不認(rèn)識。病理改變包括廣泛的神經(jīng)元丟失、腦內(nèi)出現(xiàn)無數(shù)神經(jīng)元纖維纏結(jié)(NFT) 和老年斑。老年癡呆病理改變 阿爾茨海默病主要表現(xiàn)為腦細(xì)胞的廣泛死亡，特別是基底節(jié)區(qū)的腦細(xì)胞。（正常情況下，基底節(jié)區(qū)發(fā)出的纖維投射到大腦與記憶和認(rèn)知有關(guān)的皮質(zhì)，它釋放乙酰膽堿。短期記憶的形成必須有乙酰膽堿的參

2、與，患者與正常人相比乙酰膽堿轉(zhuǎn)移酶的含量比正常人減少90%。 ） 經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)，患者腦中有廣泛的神經(jīng)元纖維纏結(jié)，軸突纏結(jié)形成老年斑。老年斑中含有壞死的神經(jīng)細(xì)胞碎片、鋁、異常的蛋白，腦內(nèi) 淀粉樣蛋白過度積聚。發(fā)病機(jī)制目前公認(rèn)的發(fā)病機(jī)制主要有：2.與載脂蛋白E（APO-E4）的基因有關(guān)3.中樞膽堿能損傷 4.興奮性氨基酸毒性學(xué)說 由于淀粉樣前蛋白的異常導(dǎo)致蛋白成分漏出細(xì)胞膜，導(dǎo)致神經(jīng)元纖維纏結(jié)和細(xì)胞死亡，基因位于21號染色體。 凝聚態(tài)A在腦實(shí)質(zhì)的沉積啟動病理級聯(lián), 導(dǎo)致 NFT 形成, 神經(jīng)元丟失和癡呆表現(xiàn)。在AD患者腦內(nèi)，Tau蛋白異常過度磷酸化，并聚集成雙螺旋絲形式，與微管蛋白的結(jié)合力降低，失去

3、了促進(jìn)微管形成和維持微管穩(wěn)定的作用。異常磷酸化Tau蛋白的病理性沉積，導(dǎo)致了神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NFTs）的形成，而NFT可作為大腦早老化的標(biāo)志。淀粉樣肽假說示意圖淀粉樣肽假說強(qiáng)調(diào) A 凝聚而非已成熟的淀粉樣纖維在AD 發(fā)病中的作用。具有神經(jīng)毒性的A 參與了NFT 的形成。但前腦額葉癡呆與 17 號染色體有關(guān)聯(lián)。細(xì)胞內(nèi) tau 的凝聚也可由 tau 基因突變直接引起.微管是重要的細(xì)胞骨架成分, 與有絲分裂、細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)等多種功能有關(guān)。微管由管蛋白( tubulin) 和微管相關(guān)蛋白( tau 含量最高) 組成。Tau蛋白是一種含量最高的微管相關(guān)蛋白.淀粉樣肽假說:AD患者較正常老年人腦內(nèi)NFT數(shù)目更

4、多、分布更廣。NFTs隨AD的發(fā)展而增多，并與臨床癡呆的程度相關(guān)。早老素 1( PS 1) 和早老素 2 (PS 2) 突變參與了AD 老年斑和NFT 的形成。PS 在 AD 發(fā)病中的作用是:促進(jìn) A 的沉積, 損傷線粒體, 產(chǎn)生自由基, 造成鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)和釋放凋亡因子引起細(xì)胞凋亡, 提高 GSK 3 活性, 增加 tau 蛋白的磷酸化。2與載脂蛋白E（APO-E4）的基因有關(guān) 載脂蛋白 E (apolipoprotien E, APOE) 基因定位于 19 號染色體, 人類的 APOE 基因有三個等位基因即 APOE2, APOE3, APOE4。 APO-E4的增多能對抗APO-E2或APO

5、-E3的功能。APO-E4使神經(jīng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致神經(jīng)元纖維纏結(jié)和細(xì)胞死亡。APOE4 在 AD 發(fā)病中的作用是: 促進(jìn) A 的形成, 減少 A 清除, 促進(jìn) tau 高度磷酸化和形成雙股螺旋細(xì)絲以及使乙酰膽堿合成減少。3.中樞膽堿能損傷 膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)是腦組織中的重要化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生阿爾茨海默病時腦內(nèi)的膽堿能神經(jīng)元減少，導(dǎo)致乙酰膽堿（Ach）合成、儲存和釋放減少，進(jìn)而引起以記憶和識別功能障礙為主要癥狀的一系列臨床表現(xiàn)。在阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制中，此學(xué)說也是目前較為公認(rèn)的阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制。神經(jīng)化學(xué) AD患者腦部乙酰膽堿明顯缺乏，乙酰膽堿酯酶和膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶活性降低，特別是海馬和顳葉皮

6、質(zhì)部位。此外，AD患者腦中亦有其他神經(jīng)遞質(zhì)的減少，包括去甲腎上腺素、5羥色胺、谷氨酸等。4.興奮性氨基酸毒性學(xué)說 尤其是谷氨酸（Glu）谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，具有重要生理功能，如大量釋放可以造成組織損傷。現(xiàn)有研究提示，AD患者腦內(nèi)谷氨酸功能亢進(jìn)，造成神經(jīng)元損傷，從而產(chǎn)生認(rèn)知功能缺陷。 第二部分AD動物模型 1、快速老化小鼠（Senescence-Accelerated Mouse SAM）模型20世紀(jì)80年代，學(xué)者Takeda T,Hosokawa M等在普通的遺傳群AKR系小鼠中通過表型選擇培育出一種快速老化小鼠SAM，6個月大的時候出現(xiàn)了系統(tǒng)性淀粉樣變。近年，Atsuy

7、oshi Shimada等學(xué)者以SAMP10為模型研究免疫與年齡相關(guān)的因素干擾影響大腦組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)失調(diào)如何導(dǎo)致老年性神經(jīng)退行性病變。 SAM模型缺點(diǎn)：價格較昂貴，壽命短，雖然可以應(yīng)用于抗衰老及AD治療方面的實(shí)驗研究，但不宜用作長期實(shí)驗。2、以D-半乳糖（D-galactose，D-gal）損害為主的動物模型 小鼠每日腹腔注射D-gal120 mg/kg和亞硝酸鈉90 mg/kg，連續(xù)60 d；空白對照組腹腔注射等體積生理鹽水。2011年，Xiao F等學(xué)者利用D-gal與aluminium（AL）聯(lián)合皮下注射昆明小鼠連續(xù)10周，分別使用Morris水迷宮測試,染色及生化指標(biāo)等測試模型小鼠的學(xué)習(xí)和

8、記憶、膽堿能系統(tǒng)變化，以及蛋白質(zhì)淀粉樣蛋白（A）的含量，顯示有明顯的學(xué)習(xí)和記憶缺陷，并顯示大腦乙酰膽堿（ACh）的水平減少，老年斑（SP）形成和神經(jīng)元纖維糾結(jié)結(jié)構(gòu)也被觀察到，（證明聯(lián)合使用D-gal和AL也可建立一個有效的研究AD的發(fā)病機(jī)制的模型。同時D-gal也能使動物提前衰老。） 該模型優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)且操作簡單、模擬損傷較為全面。缺點(diǎn)：飼養(yǎng)周期長、外界干擾。 3、以膽堿能損傷為基礎(chǔ)的AD動物模型大腦基底前腦膽堿能細(xì)胞損傷都可導(dǎo)致動物出現(xiàn)認(rèn)知障礙和學(xué)習(xí)記憶能力的損害。研究學(xué)者通過各種方法直接破壞腦膽堿能神經(jīng)細(xì)胞功能，從而制作AD模型。 用電解毀損基底核法破壞腦基底核法制備AD大鼠損傷性癡呆模型，

9、并利用電子顯微鏡觀察兩種癡呆模型的腦組織超微結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果顯示模型鼠的腦神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞均出現(xiàn)線粒體數(shù)目減少，嵴斷裂或消失，部分線粒體出現(xiàn)髓樣變或呈空泡狀。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)較少并出現(xiàn)脫顆粒，胞漿內(nèi)脂褐素顆粒增多。興奮性毒素?fù)p傷Meynert基底核(NBM)所致的AD動物模型NBM主要由中樞膽堿能神經(jīng)元組成,同時NBM發(fā)出纖維投射到大腦皮質(zhì)廣泛區(qū)域及嗅球。NBM損傷被廣泛用于制作AD模型。有的學(xué)者使用化學(xué)物質(zhì)注入動物腦基底核，從而破壞膽堿能神經(jīng)元建立起AD模型（如鵝膏蕈氨酸（ibotenic acid,IBO）、海人酸），結(jié)果顯示模型鼠出現(xiàn)腦神經(jīng)細(xì)胞退行性病變。 化學(xué)損毀模型此類模型簡單雖然模擬

10、了膽堿能神經(jīng)元損傷的特征，但是模型未出現(xiàn)SP和NFT等病理性特征，所以在用藥劑量濃度和時間部位等問題上還需要進(jìn)一步研究?；浊澳X膽堿能神經(jīng)元變性在AD神經(jīng)病理改變中占重要地位,它可引起某些認(rèn)知障礙?；浊澳X神經(jīng)元可表達(dá)神經(jīng)生長因子(nerve growth facto r,NGF)的受體。實(shí)驗表明,NGF及其受體的改變在神經(jīng)元退行性疾患膽堿能功能障礙中有作用。因此可以通過N G F受體的介導(dǎo)作用制備AD模型。白喉毒素結(jié)合的NGF可以導(dǎo)致前腦膽堿能神經(jīng)元損傷模型。3.3選擇性損傷基底前腦(basal for ebrain,BF)膽堿能神經(jīng)元的AD動物模型4、注射A的AD動物模型通過實(shí)驗證明，A不

11、足可能會導(dǎo)致突觸失去正常功能，而A過剩可能導(dǎo)致突觸功能障礙，從而導(dǎo)致AD的發(fā)生。注射A可模擬A聚集或沉積建立學(xué)習(xí)記憶能力損害、海馬神經(jīng)元破壞等病理改變的AD動物模型 。5、Triso my16模型Downs綜合征以21號染色體三體型為特點(diǎn),而小鼠第16號染色體上含有與人類第21號染色體長臂上相同的編碼APP的基因?；谶@個發(fā)現(xiàn),許多學(xué)者就嘗試用16三體鼠作為研究AD的模型。實(shí)驗結(jié)果可以看出:T riso my 16模型可以出現(xiàn)A D的部分病理改變,但是對于此種模型的研究也只是剛剛開始,還有許多工作有待完成。 6、鋁元素慢性中毒模型 2005年，楊勇等向大鼠脊髓蛛網(wǎng)膜下腔埋管多次注射三氯化鋁（a

12、luminium trichloride，AlCl3）建立的AD動物模型獲得成功。2011年，Xiao F等學(xué)者利用D-gal與aluminium（AL）聯(lián)合皮下注射昆明小鼠連續(xù)10周，成功建立了一個學(xué)習(xí)記憶能力衰退并出現(xiàn)老年癡呆典型病理改變的模型。7、轉(zhuǎn)基因AD動物模型學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)APP（myloid beta（A4）precursor protein）基因突變會導(dǎo)致AD發(fā)生。學(xué)者利用不斷完善的轉(zhuǎn)基因技術(shù)建立轉(zhuǎn)基因AD動物模型，現(xiàn)階段，利用APP,PS1和Mapt（3xTg-AD）建立三重轉(zhuǎn)基因小鼠來測試認(rèn)知和非認(rèn)知行為差異，這一模型將對臨床前期干預(yù)非常有幫助。 由于AD受遺傳及環(huán)境共同影響

13、，因此在轉(zhuǎn)基因模型的基礎(chǔ)上，再施加中樞膽堿能損害、自身免疫損傷等其他致病因素，將產(chǎn)生更接近人類AD病理及發(fā)病過程的模型，從而將對AD治療及藥物的篩選開發(fā)起到推動作用。 8、與免疫有關(guān)的AD動物模型近年來的研究表明，與自身免疫系統(tǒng)衰退有關(guān)，如老年斑中A標(biāo)記和免疫球蛋白鏈相似， 因而可以利用提取抗原-抗體復(fù)合物沉積形成淀粉樣核心導(dǎo)致神經(jīng)變性和老年斑形成，從而制備AD動物模型。9、自然衰老的動物模型一般采用老年嚙齒類及非人靈長類動物。實(shí)驗結(jié)果顯示:老年小鼠和大鼠腦中Ach E活性比對照組顯著升高,Cha T活性明顯降低,M受體結(jié)合容量也顯著降低,說明老年小鼠和大鼠腦內(nèi)膽堿能系統(tǒng)活性較低,類似于AD患者腦內(nèi)膽堿能系統(tǒng)的表現(xiàn)。（缺點(diǎn)：只是部分模擬與正常衰老有關(guān)的神經(jīng)生化改變）10、實(shí)驗性自動免疫癡呆( EAD)模型從神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)的理論出發(fā),認(rèn)識到免疫應(yīng)答可以反饋調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)功能,因此用SRBC免疫老年大鼠,觀察到SRBC通過免疫應(yīng)答的負(fù)反饋?zhàn)饔?明顯降低了老年大鼠的記憶力,并且SRBC免疫可使老年大鼠皮層、海馬和紋狀體中的M 和 受體結(jié)合容量顯著降低,且明