帕金森病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究進(jìn)展 模型優(yōu)勢(shì)

1、收稿日期 :2007212214; 修訂日期 :2008202218作者簡(jiǎn)介 :王濤 (19802 , 男 , 遼寧省人 , 在讀博士。左萍萍 (19502 , 女 , 湖南省人 , 博士 , 研究員 , 博士生導(dǎo)師 , 主要從事神經(jīng)藥理學(xué)研究。通訊地址 :中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究 所 , 北京 100005。 聯(lián)系電話 :(010 65296404。 E 2mail :zuopp 1261com 。 (通訊作者 帕金森病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究進(jìn)展王 濤 , 左萍萍(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 , 北京 100005摘要 : 帕金森病 (PD 是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性病變 , 其主要特征為黑質(zhì)紋

2、狀體通路的多巴胺能神經(jīng)元發(fā)生變 性壞死 。 盡管以改善 PD 癥狀為主的現(xiàn)代醫(yī)療方法取得了很大進(jìn)步 , 但大多數(shù)患者最終還是走向衰弱和殘疾 。 因此 , 為了更好地了解 PD 的病理機(jī)制和尋求更有效的治療方法 ,PD 相關(guān)動(dòng)物模型的制作很重要 。 此文綜述了 目前常見(jiàn)的 PD 動(dòng)物模型并探討了其各自的應(yīng)用價(jià)值 。 關(guān)鍵詞 :帕金森病 ; 動(dòng)物模型 ; 紋狀體 ; 黑質(zhì) ; 多巴胺中圖分類(lèi)號(hào) :R74215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :100622963(2008 0620455203 帕金森病 (PD 是老年人常見(jiàn)的進(jìn)行性中樞神 經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病 , 其臨床表現(xiàn)為靜止性震顫 、 肌 強(qiáng)直 、

3、 運(yùn)動(dòng)遲緩 、 體位不平衡及步態(tài)紊亂 。此病主 要病理特征為黑質(zhì)多巴胺 (DA 能神經(jīng)元缺失及胞 質(zhì)內(nèi)包涵體 2路易小體 (Lewy body 出現(xiàn) PD 主要發(fā)病機(jī)制不明 , 病程進(jìn)展 , 會(huì)出現(xiàn) 。為了更深 入地進(jìn)行 PD 病因?qū)W及治療方法研究 , 此文綜述了 近年 PD 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究進(jìn)展并評(píng)價(jià)其優(yōu)缺點(diǎn) 。 1 神經(jīng)毒素 PD 模型111 12甲基 242苯基 21,2,3,62四氫吡啶 (MPTP 模型 M P TP 有高度脂溶性并易透過(guò)血 2腦脊液屏障 , 進(jìn)入腦內(nèi)后可在膠質(zhì)細(xì)胞單胺氧化酶 B 作用 下轉(zhuǎn)化為甲基 2苯基吡啶離子 (M PP + , M PP +被 DA 轉(zhuǎn)運(yùn)體主動(dòng)

4、攝取到 DA 能神經(jīng)元線粒體內(nèi) , 進(jìn)而抑制線粒體復(fù)合物 I 活性 , 導(dǎo)致 DA 能神經(jīng)元變 性 、 死亡 。 M P TP 毒性作用存在種屬差異 , 人和靈 長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物最為敏感 , 小鼠次之 , 而大鼠 、 豚鼠對(duì)其耐 受性較高 。11111 靈長(zhǎng)類(lèi)模型 1:成年恒河猴麻醉后 , 第 1周 經(jīng)隱靜脈注射小劑量 M P TP 1次 (按體質(zhì)量 0103mg/kg , 第 212周每周給藥 1次 (按體質(zhì)量 01301967mg/kg 用以制作慢性中重度 PD 模型 。11112 小鼠模型 2:一般選用 1012周 、 體質(zhì)量 2530g 成年 C57/BL6(mg/kg 腹腔 P d , 2h

5、 和慢 kg 腹腔注射 M P TP ,1, 5d 。 11113 大鼠模型 3:選用 280320g 雄性 Wistar 大鼠 , 根據(jù) Paxinos Wat son 圖譜確定雙側(cè)黑質(zhì)坐 標(biāo) , 采用大鼠立體定位儀將 M P TP 溶液微量注射 于兩側(cè)靶部位 。 利用 M P TP 制作的靈長(zhǎng)類(lèi) PD 模型 , 在癥狀 、 病理及生化方面均與人類(lèi) PD 疾病表征相似且癥 狀穩(wěn)定 , 對(duì)治療 PD 藥物的反應(yīng) (包括不良反應(yīng) 也 同人類(lèi)相同 , 是目前最合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 PD 模型之 一 , 已被廣泛用于 PD 發(fā)病機(jī)制 、 診斷及治療方面 研究 。 靈長(zhǎng)類(lèi) PD 模型可穩(wěn)定 79個(gè)月 , 但

6、模型 制作周期較長(zhǎng) , 因而部分限制了其應(yīng)用 。 M P TP 誘導(dǎo)的小鼠模型在各方面均不及靈長(zhǎng)類(lèi)模型經(jīng)典 , 其病變通常是急性且可逆的 , 無(wú)法完全模擬 PD 緩 慢進(jìn)展的發(fā)病特點(diǎn) , 但因經(jīng)濟(jì) 、 方便而常被采用 。 112 62羥多巴胺 (62hydroxydopamine , 62O H DA 模型 神經(jīng)毒素 62O HDA 是第一個(gè)被用來(lái)選擇 性誘導(dǎo) DA 能神經(jīng)元死亡的化合物 , 它可通過(guò)介 導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激等反應(yīng)致黑質(zhì)細(xì)胞死亡 , 最終引發(fā) 黑質(zhì) 2紋狀體 通路 功能 減 退 并 產(chǎn) 生 類(lèi) PD 癥 狀 。 大鼠模型制作方法 :選用 89周 、 體質(zhì)量 200554250g 雄

7、性 SD 或 Wistar 大鼠 , 根 據(jù) Paxino s Wat son 圖譜確定注射坐標(biāo) , 采用大鼠立體定位儀 將 62O HDA 微量注射于一側(cè)靶部位 。 經(jīng) 62O HDA 單側(cè)損毀制備的模型是目前使用 最多的 PD 模型之一 , 其病理和生化表現(xiàn)與人類(lèi) PD 有很多相似之處 , 如黑質(zhì) DA 能神經(jīng)元變性死 亡 , 膠質(zhì)細(xì)胞增生 , 黑質(zhì)和紋狀體酪氨酸羥化酶 (tyro sine hydroxylase , T H 活性及 DA 含量降低 等 。 單側(cè)紋狀體注射 62O HDA 致 PD 模型不僅可 通過(guò)阿撲嗎啡或苯丙胺誘發(fā)的模型動(dòng)物旋轉(zhuǎn)行為 使其損傷量化 , 還為藥物干預(yù)提供

8、了一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí) 間窗 , 增加了篩選抗 PD 藥物的機(jī)會(huì) 。113 魚(yú)藤酮模型 魚(yú)藤酮是一種天然有機(jī)殺蟲(chóng) 劑 , 可選擇性抑制細(xì)胞內(nèi)線粒體復(fù)合物 , 造成線 粒體功能障礙及能量供給不足并產(chǎn)生大量氧自由 基 , 使對(duì)氧化應(yīng)激具高敏感性的黑質(zhì) 2紋狀體 DA 系統(tǒng)變性損傷 。 模型制作方法 :選擇體質(zhì)量 300350g Lewis 大鼠 , ,23mg/ 1/ 5 , 其 慢性暴露的制作方式能較好地模擬 PD 發(fā)病過(guò)程 , 在病理 、 生化 、 發(fā)病機(jī)制 、 行為改變等方面均能較好 地模擬人類(lèi) PD 的相關(guān)特征 。此模型可產(chǎn)生類(lèi)似 Lewy 小體的 2synuclein 陽(yáng)性包涵體 , 已成為研究

9、 Lewy 小體形成的分子機(jī)制的有效工具 。其缺點(diǎn) 是制作模型周期長(zhǎng) , 動(dòng)物個(gè)體差異大易造成模型效 果不同 。114 除草劑模型 除草劑百草枯 (paraquat 結(jié)構(gòu) 與 M PP +相似 , 也是線粒體復(fù)合物 抑制劑 , 但作 用機(jī)制與 M PP +不同 4。 另一種除草劑 maneb 可 增強(qiáng) MP TP 毒性 , 與百草枯合用具協(xié)同作用 。 制作方法 :選 6周齡 C57/BL6小鼠 , 分別按體 質(zhì)量 8mg/kg 和 24mg/kg 將百草枯和 maneb 經(jīng) 腹腔注入小鼠體內(nèi) , 每周各 2次 , 連續(xù) 6周 。 此模型可模擬 PD 病理和行為方面的部分改 變 , 在研究環(huán)境因

10、素與 PD 發(fā)病機(jī)制相互關(guān)系上有 一定價(jià)值 。 因其除草劑暴露方式與實(shí)際環(huán)境因素 作用方式仍有差距 , 故各方面特性尚待研究 5。 115 脂多糖 (lipopolysaccharide ,LPS 模型 L PS 是一種強(qiáng)力炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)劑 , 可激活小膠質(zhì)細(xì)胞 。 活化的小膠質(zhì)細(xì)胞可釋放大量促炎細(xì)胞因子和氧 自由基 , 誘導(dǎo) DA 能神經(jīng)元損傷 、 凋亡 。 制作方法 :選 3月齡雄性 SD 大鼠 , 麻醉后以 顱平位固定于立體定位儀上 , 根據(jù) Paxino s Wat 2 so n 圖譜確定注射位點(diǎn)坐標(biāo) 6(共 4點(diǎn) , 雙側(cè)各 2點(diǎn) 將 L PS 微量注射于兩側(cè)的靶部位 。 L PS 模

11、型的注射部位可以是黑質(zhì)或紋狀體 。 其誘導(dǎo)的 DA 能神經(jīng)元毒性作用呈時(shí)間依賴(lài)性 。 與其他模型相比 , 此模型是研究小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的 炎癥反應(yīng)對(duì) PD 發(fā)病機(jī)制影響的理想模型 , 缺點(diǎn)是 造模周期較長(zhǎng) 。2 遺傳基因模型 大多數(shù) PD 病例為散發(fā) , 其發(fā)生有 5%與基因 突變有關(guān) 。 一些表達(dá)與 PD 發(fā)病有關(guān)的野生或突 變基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 , 可用于 PD機(jī)制 、 。 211PD , 2synuclein 。 , 包括出現(xiàn)與年齡相 T H +神經(jīng)元缺失 , 神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)含類(lèi) Lewy 小 體的包涵體出現(xiàn) , 與年齡相關(guān)的運(yùn)動(dòng)功能障礙等 。 這一模型可用來(lái)研究某些未知蛋白在 PD 發(fā)病機(jī) 制

12、中的作用 。 Masliah 等建立的過(guò)表達(dá)人類(lèi)野生型 2synu 2 clein 轉(zhuǎn)基因小鼠 , 具有 PD 部分特征 , 如細(xì)胞胞質(zhì) 和核內(nèi)與 2synuclein 、 ubiquitin 相關(guān)的微包涵體 形成 , 紋狀體內(nèi) T H 活性減低及運(yùn)動(dòng)行為障礙等 。 與人類(lèi) PD 不同的是 , 黑質(zhì)內(nèi) DA 能神經(jīng)元無(wú)變性 缺失 。 野生型和突變型 2synuclein 轉(zhuǎn)基因小鼠具 有相似的病理改變 。212 基因敲除模型 G oldberg 等 7建立的 Par 2 kin 基因敲除小鼠模型 , 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物未出現(xiàn)明顯的 PD 臨床和病理表現(xiàn) , 這些相對(duì)正常的表現(xiàn)可能是 由于成長(zhǎng)過(guò)程中因 P

13、arkin 基因缺失而引起適應(yīng)性 改變 , 或許在胚胎發(fā)育成熟后再敲除 Parkin 基因 能夠?qū)е赂鼑?yán)重的 PD 表型 。 K im 等 8建立了 DJ 21基因敲除小鼠 ,DJ 21基 因已被證明其基因上位點(diǎn)突變可引起早期常染色 體隱形 PD , 此模型小鼠上已具有與 M P TP 介導(dǎo)的 紋狀體去神經(jīng)化和 DA 能神經(jīng)元損失相似的特征 。 G iuseppe Battaglia 等 9首次證明了在轉(zhuǎn)谷氨 酰胺酶 2(Transglutaminase2, T G2 基因敲除小鼠 整個(gè)前腦和紋狀體中因 T G2基因缺失 , 導(dǎo)致其線 粒體復(fù)合物 活性降低同時(shí)伴復(fù)合物 活性增高 。 6 5 4

14、此模型為研究在 PD 發(fā)病機(jī)制中 T G 家族的作用 打下了基礎(chǔ) 。3 展望 除 上 述 模 型 , McNaught 等 10還 建 立 了 Epoxomicin PD 動(dòng)物模型 。 Epoxomicin 為一種蛋 白酶體抑制劑 , 此模型為研究人類(lèi) PD 相關(guān)的運(yùn)動(dòng) 障礙和病理病因?qū)W提供了一個(gè)很有價(jià)值的平臺(tái) 。 目前 , 在常染色體顯性 PD 家族患者腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)的高 表達(dá)突變的亮氨酸豐富區(qū)重復(fù)激酶 2(leucine 2rich repeat kinase 2, L RR K2 在 PD 發(fā)病過(guò)程中可能 具重要作用 , 為建立新的基因模型提供了理論基 礎(chǔ) 。 此外 , 采用細(xì)菌人工染色體 (

15、bacterial artificial chromo some , BAC 技術(shù)介導(dǎo) 2synuclein 轉(zhuǎn)基因 鼠模型也將成為今后研究 PD 致病機(jī)制的有力工 具 。 盡管目前尚無(wú)完全理想的 PD 模型 , 但隨著 PD 分子發(fā)病機(jī)制研究的逐步深入 , 相信 PD 模型的建立將更日臻完善 。參考文獻(xiàn) :1Hallett PJ , J M 1delta opioid receptor binding in models of Parkinson s disease and dyskinesiaJ1Mov Disord , 2007,22(1 :282401 2Emborg M E 1Eva

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