老年癡呆動(dòng)物模型研究進(jìn)展 20161121 2003版

1、 藥理學(xué) 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, 它它是一種嚴(yán)重的、退行性腦疾患是一種嚴(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。多起病于老年期，潛隱起病，病程緩慢且不可逆。 臨床特征是臨床特征是進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙, 至疾病后期至疾病后期, 患者生活不能自理及臥床不起患者生活不能自理及臥床不起, 不能說(shuō)話甚至連自己的近親都不認(rèn)識(shí)。不能說(shuō)話甚至連自己的近親都不認(rèn)識(shí)。 病理改變包括病理改變包括廣泛的神經(jīng)元丟失廣泛的神經(jīng)元丟失、腦內(nèi)出現(xiàn)無(wú)數(shù)、腦內(nèi)出現(xiàn)無(wú)數(shù)神經(jīng)元纖維纏結(jié)神

2、經(jīng)元纖維纏結(jié)(NFT) 和和老年老年斑斑。病理改變病理改變 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，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與，患者與正常人相比形成必須有乙酰膽堿的參與，患者與正常人相比乙酰膽堿轉(zhuǎn)移酶乙酰膽堿轉(zhuǎn)移酶的含量比正常人減少的含量比正常人減少90%。 ） 經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)，患者腦中有廣泛的經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)，患者腦中有廣泛的神經(jīng)元纖維

3、纏結(jié)神經(jīng)元纖維纏結(jié)，軸突纏結(jié)形成，軸突纏結(jié)形成老年斑老年斑。老年斑中含有。老年斑中含有壞死的神經(jīng)細(xì)胞碎片、鋁、異常的蛋白，壞死的神經(jīng)細(xì)胞碎片、鋁、異常的蛋白，腦內(nèi)腦內(nèi) 淀粉樣蛋白過(guò)度積聚淀粉樣蛋白過(guò)度積聚。發(fā)病機(jī)制發(fā)病機(jī)制目前公認(rèn)的發(fā)病機(jī)制主要有：目前公認(rèn)的發(fā)病機(jī)制主要有：1.淀粉樣肽假說(shuō)淀粉樣肽假說(shuō)2.與載脂蛋白與載脂蛋白E（APO-E4）的基因有關(guān)）的基因有關(guān)3.中樞膽堿能損傷中樞膽堿能損傷 4.興奮性氨基酸毒性學(xué)說(shuō)興奮性氨基酸毒性學(xué)說(shuō) 1.淀粉樣肽假說(shuō)淀粉樣肽假說(shuō)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，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

4、神經(jīng)元纖維纏結(jié)和細(xì)胞死亡，基因位于基因位于21號(hào)染色體。號(hào)染色體。 凝聚態(tài)凝聚態(tài)A在腦實(shí)質(zhì)的沉積啟動(dòng)病理級(jí)聯(lián)在腦實(shí)質(zhì)的沉積啟動(dòng)病理級(jí)聯(lián), 導(dǎo)致導(dǎo)致 NFT 形成形成, 神經(jīng)神經(jīng)元丟失和癡呆表現(xiàn)。元丟失和癡呆表現(xiàn)。在在AD患者腦內(nèi)，患者腦內(nèi)，Tau蛋白蛋白異常過(guò)度磷酸化，并聚集成雙螺旋絲形式，與微管蛋白的結(jié)異常過(guò)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，失去了促進(jìn)微管形成和維持微管穩(wěn)定的作用。異常磷酸化合力降低，失去了促進(jìn)微管形成和維持微管穩(wěn)定的作用。異常磷酸化Tau蛋白的病理蛋白的病理性沉積，導(dǎo)致了性沉積，導(dǎo)致了神經(jīng)原纖維纏結(jié)（神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NFTs）的形成，而的形成，而NFT

5、可作為大腦早老化的標(biāo)志。可作為大腦早老化的標(biāo)志。淀粉樣肽假說(shuō)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(hào)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(shuō)淀粉樣肽假說(shuō): AD患者較正常老年人腦內(nèi)患者較正常老年人腦內(nèi)NFT數(shù)目更多、分布更廣。數(shù)目更多、分布更廣。NFTs隨隨AD的發(fā)展而增多，并與臨床癡呆的

6、程度的發(fā)展而增多，并與臨床癡呆的程度相關(guān)。相關(guān)。 早老素早老素 1( PS 1) 和早老素和早老素 2 (PS 2) 突變參與了突變參與了AD 老年斑和老年斑和NFT 的形成。的形成。 PS 在在 AD 發(fā)病中的作用是發(fā)病中的作用是:促進(jìn)促進(jìn) A 的沉積的沉積, 損傷線粒體損傷線粒體, 產(chǎn)生自由基產(chǎn)生自由基, 造成鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)和釋放凋亡因子造成鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)和釋放凋亡因子引起細(xì)胞凋亡引起細(xì)胞凋亡, 提高提高 GSK 3 活性活性, 增加增加 tau 蛋白的磷酸化蛋白的磷酸化。2與載脂蛋白與載脂蛋白E（APO-E4）的基因有關(guān)）的基因有關(guān) 載脂蛋白載脂蛋白 E (apolipoprotien E, A

7、POE) 基因定位于基因定位于 19 號(hào)染色體號(hào)染色體, 人類(lèi)的人類(lèi)的 APOE 基因有三個(gè)等位基因基因有三個(gè)等位基因即即 APOE2, APOE3, APOE4。 APO-E4的增多能對(duì)抗的增多能對(duì)抗APO-E2或或APO-E3的功能。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。纖維纏結(jié)和細(xì)胞死亡。 APOE4 在在 AD 發(fā)病中的作用發(fā)病中的作用是是: 促進(jìn)促進(jìn) A 的形成的形成, 減少減少 A 清除清除, 促進(jìn)促進(jìn) tau 高度磷酸化和形成雙股螺旋細(xì)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。絲以及使乙酰膽堿合成

8、減少。3.中樞膽堿能損傷中樞膽堿能損傷 膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)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(shí)腦內(nèi)的膽堿是腦組織中的重要化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生阿爾茨海默病時(shí)腦內(nèi)的膽堿能神經(jīng)元減少，導(dǎo)致乙酰膽堿（能神經(jīng)元減少，導(dǎo)致乙酰膽堿（Ach）合成、儲(chǔ)存和釋放減少，進(jìn)而引起以記）合成、儲(chǔ)存和釋放減少，進(jìn)而引起以記憶和識(shí)別功能障礙為主要癥狀的一系列臨床表現(xiàn)。憶和識(shí)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(shuō)也是目前較為公認(rèn)的阿爾茨海默病的發(fā)在阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制中，此學(xué)說(shuō)也是目前較為公認(rèn)的阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制。病機(jī)制。神經(jīng)化學(xué)神經(jīng)化學(xué) AD患者腦部乙酰膽堿明顯缺乏，

9、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(shuō)興奮性氨基酸毒性學(xué)說(shuō) 尤其是尤其是谷氨酸（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。放可以造成組織損傷。 現(xiàn)有研究提示，現(xiàn)有研究提示，AD患者患者腦內(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)知功能缺陷功能缺陷。 1、快速老化小鼠、快速老化小鼠（Sen

10、escence-Accelerated Mouse SAM）模型模型20世紀(jì)世紀(jì)80年代，學(xué)者年代，學(xué)者Takeda T,Hosokawa M等在普通的遺傳群等在普通的遺傳群AKR系小系小鼠鼠中通過(guò)表型選擇培育出一種快速老化小鼠中通過(guò)表型選擇培育出一種快速老化小鼠SAM，6個(gè)月大的時(shí)候出現(xiàn)個(gè)月大的時(shí)候出現(xiàn)了系統(tǒng)性淀粉樣變。了系統(tǒng)性淀粉樣變。近年，近年，Atsuyoshi Shimada等學(xué)者以等學(xué)者以SAMP10為模型研究免疫與年齡相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

11、點(diǎn)：模型缺點(diǎn)： 價(jià)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(yàn)研究，但不宜用作長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)。2、以、以D-半乳糖半乳糖（D-galactose，D-gal）損害為主的動(dòng)物模型損害為主的動(dòng)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(duì)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(cè)試,染色及生化指標(biāo)等測(cè)試模型小鼠的學(xué)習(xí)和記憶、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（

12、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(gè)有效的研究AD的發(fā)病機(jī)制的模型。同時(shí)D-gal也能使動(dòng)物提前衰老。） 該模型優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)且操作簡(jiǎn)單、模擬損傷較為全面。缺點(diǎn)：飼養(yǎng)周期長(zhǎng)、外界干擾。 3、以膽堿能損傷為基礎(chǔ)的、以膽堿能損傷為基礎(chǔ)的AD動(dòng)物模型動(dòng)物模型 大腦基底前腦膽堿能細(xì)胞損傷都可導(dǎo)致動(dòng)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(guò)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。 3.1電損傷基底核的電損傷基底核的AD動(dòng)物模型動(dòng)物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，并利用電子顯微鏡觀

13、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。3.2化學(xué)損毀模型化學(xué)損毀模型興奮性毒素?fù)p傷Meynert基底核(NBM)所致的AD動(dòng)物模型NBM主要由中樞膽堿能神經(jīng)元組成,同時(shí)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(dòng)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)損毀模型化學(xué)損毀

14、模型 此類(lèi)模型簡(jiǎn)單雖然模擬了膽堿能神經(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(shí)間部位等問(wèn)題上還需要進(jìn)一步研究?；浊澳X膽堿能神經(jīng)元變性在基底前腦膽堿能神經(jīng)元變性在AD神經(jīng)病理改變中占重要地位神經(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)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(zhǎng)因子神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth facto r,NGF)的受體的受體。實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明,NGF及其受體的改變?cè)谏窠?jīng)元退行性疾患膽堿能功能及其受體的改變?cè)谏窠?jīng)元退行性疾患膽堿能功能障礙中有作用。因此可以通過(guò)障礙中有作用。因此可以通過(guò)N G F受體

15、的介導(dǎo)作用制備受體的介導(dǎo)作用制備AD模模型。白喉毒素結(jié)合的型。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?？梢詫?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(dòng)物模型4、注射、注射A的的AD動(dòng)物模型動(dòng)物模型 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，A不足可能會(huì)導(dǎo)致突觸失去正常功能，而A過(guò)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(dòng)物模型 。5、Triso my16模型模型Downs綜合征以21號(hào)染色體三體型為特點(diǎn),而小鼠第16號(hào)染色體上含有與人類(lèi)第21號(hào)染色體長(zhǎng)臂上

16、相同的編碼APP的基因?；谶@個(gè)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(yàn)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(duì)于此種模型的研究也只是剛剛開(kāi)始,還有許多工作有待完成。 6、鋁元素慢性中毒模型、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（aluminium trichloride，AlCl3）建立的AD動(dòng)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(gè)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、轉(zhuǎn)基因AD

17、動(dòng)物模型動(dòng)物模型 學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)APP（myloid beta（A4）precursor protein）基因突變會(huì)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(dòng)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(lái)測(cè)試認(rèn)知和非認(rèn)知行為差異，這一模型將對(duì)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，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(lèi)AD病理及發(fā)病過(guò)程的模型，從而將對(duì)AD治療及藥物的篩選開(kāi)發(fā)起到推動(dòng)作用。 8、與免疫有關(guān)的、與免疫有關(guān)的AD動(dòng)物模型動(dòng)物模型 近年來(lái)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(dòng)物模型。9、自然衰老的動(dòng)物模型、自然衰老的動(dòng)物模型一般采用老年嚙齒類(lèi)及非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:老年小鼠和大鼠腦中Ach E活性比對(duì)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(shuō)