阿爾茨海默癥動物模型課件

阿爾茨海默病模型大鼠的構建動物模型阿爾茨海默病模型大鼠的構建動物模型

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’Sdisease，AD）是一種起病隱匿的進行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。主要表現(xiàn)為進行性認知功能障礙、記憶力減退、運動行為失常和人格改變等；其主要組織病理學特征是神經(jīng)元胞外出現(xiàn)β?淀粉樣蛋白（Aβ）聚集形成的神經(jīng)炎性斑［NPs，亦稱老年斑（SPs）］、胞內tau蛋白異常磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結（NFTs）、神經(jīng)元凋亡或缺失、突觸缺失等。

隨著我國近年來人口老齡化越來越嚴峻，AD發(fā)病率顯著提高，在阿爾茨海默病相關研究中，建立理想的動物模型頗受關注，這有利于促進阿爾茨海默病病因、發(fā)病機制、病理過程，以及尋找和篩選預防與治療藥物等研究的深入。背景阿爾茨海默?。ˋlzheimer’SdiseaAD模型大鼠的研究方案目錄CATALOGAD動物模型學習評價AD動物模型研究進展AD模型大鼠的研究方案目錄CATALOGAD動物模型學習評價AD動物模型研究進展01AD動物模型研究進展01代

許多動物都可以成為模擬阿爾茨海默病病理學特征的模型，包括鼠、貓、犬、兔、山羊、綿羊、北極熊和非人類靈長類動物等。其中，小鼠和大鼠相對于其他動物價格便宜、繁殖力強、生存率高、易飼養(yǎng)，有利于進行大樣本實驗研究，而且具有較強的快速學習能力，生理過程接近人類，因此小鼠和大鼠是目前最廣泛用于制備阿爾茨海默病模型的動物。實驗動物的選擇代許多動物都可以成為模擬阿爾茨海默病病理學特征

01

自然衰老的動物模型

快速老化小鼠模型以衰老為基礎的AD模型03

APP轉基因模型PS1轉基因模型tau相關模型多重轉基因模型

轉基因AD模型

02化學損傷物理損傷飲食誘導各種因素誘發(fā)的AD模型國內外

AD動物模型研究進展01自然衰老的動物模型以衰老為基礎的AD模型0AD是一個與年齡密切相關的疾病，衰老因素在AD發(fā)病過程中起著重要作用。以衰老為AD發(fā)病基礎的動物模型成為實驗研究中不可或缺的部分

自然衰老AD模型

自然衰老動物模型腦內神經(jīng)元萎縮，膽堿能功能低下，同時表現(xiàn)為感覺、運動以及學習記憶力等多種功能的減退，這符合AD

患者的臨床表現(xiàn)。造模方法：將1~2月齡小鼠或3~5月齡大鼠，雌性或雄性，飼養(yǎng)在屏障環(huán)境的動物實驗室，直至飼養(yǎng)所需的年齡。常用老年動物的年齡為小鼠12~24月齡，大鼠衰老早期21~26月齡，衰老晚期30~32

月齡。此模型的優(yōu)點：動物腦內的神經(jīng)遞質及形態(tài)學改變是自然發(fā)生的，與AD

真實的病理生理改變更為接近，不需要人為損傷、干預。

缺點：只是模擬了部分與人類正常衰老相關的神經(jīng)改變，缺乏AD相關Aβ沉積及NFT，并不能全面模擬AD

的變化。且動物飼養(yǎng)周期和實驗周期長、病死率高。以衰老為基礎的AD模型AD是一個與年齡密切相關的疾病，衰老因素在AD快速老化小鼠模型

1975年日本京都大學Take-da教授培養(yǎng)出快速老化小鼠（senescenceacceleratedmouse/prone，SAMP）。此后，根據(jù)小鼠衰老程度、壽命和病理表現(xiàn)進行選擇性繁殖，其中

SAMP8

作為AD動物模型被廣泛認可。此模型優(yōu)點：SAMP8既有自然衰老小鼠特征，又有類似

AD腦部病理改變及學習記憶障礙，已被廣泛應用于研究與年齡相關的學習記憶障礙的機制及相關的藥物研發(fā)中

缺點：該模型成本較高，小鼠壽命短，不適合用于長周期實驗。以衰老為基礎的AD模型快速老化小鼠模型1975年日本京都大學Take-da010203

Aβ注射誘導模型東莨菪堿誘導的模型側腦室注射鏈脲菌素誘導模型……化學高脂飲食誘導模型硫胺素缺乏誘導模型飲食各種因素誘發(fā)的動物模型物理

剝奪動物供氧的模型010203Aβ注射誘導模型化學高脂飲食誘導模型飲食各種因

Aβ注射誘導模型腦內Aβ代謝產(chǎn)物的沉積是

AD發(fā)病機制中最重要的一點。Aβ的沉積可引起神經(jīng)元的局灶性壞死、神經(jīng)元缺失和神經(jīng)膠質細胞增生，最終引起相應的膽堿能神經(jīng)元功能的喪失和學習記憶減退的損害。造模方法：大多數(shù)是通過注射Aβ到實驗動物海馬區(qū)來實現(xiàn)，劑量范圍在5~10μg

之間，體積多為5μL。方法有單側海馬內注射、雙側海馬內注射等，注射后應留針10min，以保證溶液充分彌散。

此模型的優(yōu)點：動物腦內的神經(jīng)遞質及形態(tài)學改變是自然發(fā)生的，與AD

真實的病理生理改變更為接近，不需要人為損傷、干預。

缺點：只是模擬了部分與人類正常衰老相關的神經(jīng)改變，缺乏AD相關Aβ沉積及NFT，并不能全面模擬AD

的變化。且動物飼養(yǎng)周期和實驗周期長、病死率高?；瘜W損傷致

AD模型Aβ注射誘導模型腦內Aβ代謝產(chǎn)物的沉積是

東莨菪堿誘導的模型乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）是一種重要的中樞神經(jīng)遞質，在學習、記憶方面起著非常重要的作用。AD患者基底前腦膽堿能神經(jīng)元大量損傷或死亡、突觸前乙酰膽堿的合成、ChAT的活性及對膽堿的攝取能力都明顯下降。這些變化的程度與患者認知功能損害的程度呈正相關。造模方法：東莨菪堿為M膽堿受體阻斷劑，3mg·kg-1東莨菪堿腹腔注射60d，可阻斷小鼠大腦皮層中乙酰膽堿受體的結合位點，小鼠出現(xiàn)膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)障礙的一系列行為學改變，如記憶力下降、認知障礙等。

此模型的優(yōu)點：簡便易行、不需手術、費用較低，是應用廣泛的AD模型建立方法之一，主要用于考察膽堿能系統(tǒng)與

AD的關系及相關藥物臨床前評價。

缺點：只模擬了膽堿能功能減退的特征，缺乏AD

典型病理特征，如神經(jīng)元變性、Aβ沉積等。化學損傷致

AD模型東莨菪堿誘導的模型乙酰膽堿（acetylc

側腦室注射鏈脲菌素誘導模型鏈脲菌素（streptozotocin，STZ）是一種烷基化物，腹腔注射可通過破壞胰腺β細胞引起糖尿病。1998年Lannert和他的同事首次建立側腦室注射STZ動物模型，動物出現(xiàn)類似AD的記憶障礙。

方法：將大鼠固定于腦立體定位儀上，在前鹵后1.5mm，矢狀縫側方1.5mm處鉆孔，微量進樣器注射STZ3mg·kg-1，于手術的第1天和第3天分別二次向側腦室注射。小劑量STZ側腦室注射可以制備癡呆模型。此模型優(yōu)點：模擬了散發(fā)性老年癡呆病的許多重要的特點。

缺點：造模過程中動物的死亡率較高。化學損傷致AD

模型側腦室注射鏈脲菌素誘導模型鏈脲菌素（str岡田酸誘導的損傷模型tau蛋白過度磷酸化是引起AD病理改變的重要機制。調節(jié)tau去磷酸化的蛋白磷酸酶主要有蛋白磷酸酶-2A（PP2A）、PP2B、PP2C和PP1岡田酸（OA）是一種海洋生物提取物，對PP2A和PP1有選擇性抑制作用。方法：大鼠側腦室注射OA0.4mmol·L–1，1.5μL，可引起神經(jīng)細胞的變性、壞死，同時促進腦內異常磷酸化tau蛋白的形成，還能造成Aβ聚積，產(chǎn)生類似AD樣病理特征。興奮性毒素損傷模型在AD患者中，興奮性毒素過度刺激谷氨酸受體導致神經(jīng)元死亡。造模方法：將溶于人工腦脊液的IBO注入大鼠Meynert基底核（nucleusbasalisofmeynert，NBM），每只10μg，通過損毀大鼠單側NBM來建立AD模型，動物表現(xiàn)出明顯的學習記憶障礙。秋水仙堿誘導模型以化學為基礎的AD模型秋水仙堿可選擇性破壞海馬神經(jīng)元，破壞膽堿能神經(jīng)通路，使動物出現(xiàn)短期學習記憶障礙。方法：側腦室注射秋水仙堿（大鼠15μg、小鼠2.8μg）可導致動物在2周后出現(xiàn)明顯的學習記憶障礙。岡田酸誘導的損傷模型tau蛋白過度磷酸化是引起重金屬誘導模型AD腦組織內鋁的含量明顯高于正常人，高濃度鋁對神經(jīng)系統(tǒng)有毒害作用，促進大腦內NFT和Aβ聚集，使神經(jīng)元變性或死亡，表現(xiàn)為大腦皮質萎縮，出現(xiàn)記憶，認知功能障礙。方法：利用這一機制，小鼠側腦室注射0.5%AlCl32μL，每天1次，連續(xù)5d，末次注射15d后，小鼠表現(xiàn)出明顯的空間學習障礙。此外小鼠連續(xù)腹腔注射AlCl3100mg·kg-1，周期50d，隔日1次，也可造成記憶損傷模型。疊氮鈉誘導模型有研究表明，AD患者線粒體功能存在明顯異常。疊氮鈉（NaN3）通過抑制線粒體呼吸鏈，產(chǎn)生自由基，抑制能量代謝，造成線粒體損傷，導致一系列類似AD的病理改變。方法：大鼠皮下長期給予NaN33mg·kg-1，2h皮下間斷注射，每天8次，連續(xù)注射4周，可誘導Aβ沉積，出現(xiàn)類似AD的認知障礙。谷氨酸損傷模型以化學為基礎的AD模型過量的谷氨酸可產(chǎn)生嚴重的神經(jīng)興奮毒性，造成神經(jīng)元損傷或死亡，與AD的發(fā)生、發(fā)展有密切的關系。方法：利用新生乳鼠血腦屏障功能不全，外周注射谷氨酸25mg·kg-1，40d后小鼠肥胖，基底前腦多處神經(jīng)元變性，腦內APP免疫陽性改變，細胞間隙的Aβ大量沉積。重金屬誘導模型AD腦組織內鋁的含量明顯高于正常

慢性缺氧動物模型

AD

模型研究發(fā)現(xiàn)AD患者處于長期慢性缺氧的狀態(tài)。通過剝奪嚙齒類動物的供氧，可誘導與老化腦功能相似的能量代謝障礙。方法：研究提示動物經(jīng)由雙側頸總動脈結扎致全腦缺血12min，后復灌24h，會引起行為學上的障礙，并且腦組織出現(xiàn)與AD患者相似的病理特征。該模型的缺點：可以模擬AD的臨床癥狀，但缺乏AD特異性膽堿神經(jīng)損傷以及Aβ沉積。且由于創(chuàng)傷較大，不相關的干擾因素過多，易引起腦內其他部位的損傷及造模動物的死亡。因此，該模型成功率低，現(xiàn)在已很少使用。物理損傷致AD模型慢性缺氧動物模型AD模型研究發(fā)現(xiàn)AD

高脂飲食誘導模型有報道指出動物給予高脂飼料飼養(yǎng)可降低大腦對葡萄糖的攝取，誘導動物模型產(chǎn)生糖耐量降低及胰島素抵抗，亦可損傷神經(jīng)元胰島素受體功能，引起tau蛋白過度磷酸化，從而導致NFT。方法：大鼠給予高脂飲食2個月后，即出現(xiàn)胰島素抵抗，表現(xiàn)出明顯的空間學習記憶障礙。該模型可以模擬AD的一些病理特征，例如認知障礙及tau蛋白過度磷酸化，主要的缺點是造模時間較長。飲食誘導AD

模型硫胺素缺乏（thiaminedeficiency，TD）誘導的能量代謝下降、糖代謝異常、氧化應激損傷、膠質細胞激活、選擇性神經(jīng)元丟失以及認知功能損害，與AD的病理生理過程極為相似。方法：8周齡C57小鼠，通過給予硫胺素剝奪飲食結合腹腔注射硫胺素焦磷酸激酶抑制劑—吡啶硫胺制作硫胺素缺乏模型，造模13d后取腦，模型組小鼠內側丘腦出現(xiàn)典型的對稱性針尖樣出血，小鼠皮質、海馬及丘腦均出現(xiàn)Aβ沉積，tau蛋白磷酸化。TD可引起Aβ沉積、tau蛋白磷酸化增加等AD的特征性病理改變。硫胺素缺乏誘導模型高脂飲食誘導模型有報道指出動物給予高脂飼料轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，同時也成為了近年研究的熱點。

APP轉基因模型APP正常情況下代謝多經(jīng)過α-分泌酶和γ-分泌酶?；蛲蛔儠r，激活了β-分泌酶和γ-分泌酶，導致Aβ增多，尤其是Aβ42。Aβ聚集可形成具有神經(jīng)毒性的原纖維，進而形成SP，加重AD的發(fā)展。方法：將突變APP基因（Val717-Phe）與血小板衍生因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）相結合形成PDAPP基因，導入到小鼠體內，獲得PDAPP小鼠。轉基因AD模型位于12號染色體上的早老素－1(PS1)基因，及位于1號染色體上的早老素－2(PS2)基因發(fā)生突變與家族性AD發(fā)病有著密切關系。PS1M146V小鼠是比較典型的轉PS1基因動物。Catado等利用血小板源性生長因子β2啟動子促進神經(jīng)元的表達，構建了幾種過度表達突變型PS1的轉基因鼠，發(fā)現(xiàn)可導致選擇性增加Aβ42。

PS1轉基因模型優(yōu)點：APP轉基因小鼠及APP/PS-1雙轉基因小鼠是目前國際最為認可的AD動物模型，其病理變化出現(xiàn)較早且明顯，模擬了AD患者腦內的Aβ增多、SP形成。

缺點：模型小鼠腦內產(chǎn)生的Aβ與AD患者腦內的Aβ存在生化組成的差別，并且這些小鼠腦內沒有發(fā)tau蛋白磷酸化及NFT，也沒有表現(xiàn)出AD患者特有的海馬及皮層神經(jīng)元丟失。這也是多數(shù)轉基因小鼠模型的缺陷。轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，同時也成為了近年研究的熱點。神經(jīng)元纖維纏結、tau相關模型AD患者大腦皮質及海馬區(qū)出現(xiàn)NFT的主要原因是tau蛋白的過度磷酸化。因此認為tau基因突變將直接影響tau蛋白的結構和功能，引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，可能是誘發(fā)AD的因素之一。

JNPL3小鼠是將人類FTDP-17突變tau基因導入B6D2（F1）小鼠，然后將其下一代小鼠與C57BL/6回交而獲得。轉基因AD模型AD的發(fā)病過程復雜，與腦內多種基因調控失調有著密切聯(lián)系，多種轉基因組合方法可以非常成功模擬AD病理變化和行為學改變特征，是較為理想的AD動物模型。雙轉基因小鼠Tg2576/tauP301L小鼠是由Tg2576小鼠和tauP301L（JNPL3）小鼠雜交而來，其行為學的發(fā)病方式及出現(xiàn)時間和JNPL3相似，Aβ的沉積同Tg2576小與表達人基因組MAPT基因的小鼠雜交獲得。此模型已經(jīng)成為研究NFT病理特征及相關tau蛋白生化的有力工具。多重轉基因模型轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，

轉基因果蠅模型

研究表明，在已知的人類疾病致病基因中，果蠅具有約75%的同源基因，包括AD所涉及的Appl，Pen-2，Nicastrin，tau以及GSK-3β等基因。除了具有大量的同源基因外，果蠅的神經(jīng)退行性疾病模型與人類神經(jīng)退行性疾病還有許多相似的表型，如遲發(fā)性、進程性和神經(jīng)系統(tǒng)的高毒性。因此，果蠅為研究AD

發(fā)病機制以及進行治療藥物的篩選和驗證提供了另一種模式生物方法。常用的轉基因果蠅模型主要有APP轉基因模型、BACE轉基因模型、Aβ轉基因模型、tau蛋白轉基因模型、雙重或多重轉基因模型等。優(yōu)點：果蠅因其基因背景清晰、生命周期短暫、與年齡相關的神經(jīng)元退化明顯、繁殖迅速以及易于培養(yǎng)觀察等特點在AD模型中具有獨特優(yōu)勢。另一方面，可以用果蠅模型直接對已有的大量藥物進行篩選，以期獲得改善疾病癥狀的藥物，加快哺乳動物乃至人類的藥物實驗。

缺點：是其腸胃酸堿度以及吸收食物的途徑與哺乳動物差別較大。轉基因AD模型轉基因果蠅模型研究表明，在已知的AD動物模型學習評價02AD動物模型學習評價02年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述學習評價上述AD動物模型各有其優(yōu)缺點，多數(shù)僅能部分模擬AD的病理學特征及臨床癥狀，尚無一種公認最理想的模型。即使是目前最為廣泛使用并認可的多重轉基因動物，也有待于進一步完善。

理想的AD動物模型應具備以下

3個方面的特征：具有AD的主要神經(jīng)病理學特征—SP和NFT；出現(xiàn)大腦神經(jīng)元死亡、突觸丟失和反應性膠質細胞增生等AD的重要病理變化；出現(xiàn)認知和記憶能障礙。年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述AD模型大鼠的研究方案03AD模型大鼠的研究方案03增殖細胞標記動物處理檢測指標研究目標、研究內容動物模型制備、分組給藥干預措施010203060504AD模型大鼠的研究方案增殖細胞標記動物處理檢測指標研究目標、研究內容動物模型制備1

2明確毛冬青甲素影響阿爾茨海默大鼠腦海馬組織神經(jīng)元再生的作用。從BDNF表達水平的影響揭示毛冬青甲素促進神經(jīng)元再生的作用機制，為中醫(yī)藥防治阿爾茨海默病提供實驗依據(jù)和作用靶點。研究目標12明確毛冬青甲素影響阿爾茨海默大鼠腦海馬組織神經(jīng)元再生的

1

2檢測毛冬青甲素對阿爾茨海默模型大鼠海馬神經(jīng)元再生的影響，通過Aβ海馬注射大鼠模型，采用尼式染色法觀察、Brdu標記增殖細胞，用ImageProPlus6.0圖像處理系統(tǒng)進行細胞計數(shù)。研究內容檢測毛冬青甲素對阿爾茨海默模型大鼠海馬神經(jīng)元BDNF水平的影響，采用免疫組化法檢測海馬組織中BDNF的表達，采用分子探針檢測BDNFmRNA的表達情況。12檢測毛冬青甲素對阿爾茨海默模型大鼠海馬神經(jīng)元再生藥物毛冬青甲素購于廣東省博羅先鋒藥業(yè)集團有限公司實驗動物SD大鼠36只，清潔級，180-220g，雌雄各半。湖南中醫(yī)藥大學SPF級動物實驗中心提供動物模型制備及分組給藥大鼠適應性喂養(yǎng)一周后，參考相關文獻選擇Aβ海馬注射大鼠模型，將SD大鼠用10%水合氯醛按4mL·kg-1的劑量行腹膜麻醉后，固定于腦立體定位儀上，備皮，消毒，沿顱頂中線做1-2cm切口，分離骨膜，找到前囪位置，參照《大鼠腦立體定位圖譜》，確定前囟后3.0mm，中線旁2.0mm為海馬CA1所在部位體表投影位置，以牙科鉆鉆開一骨窗，微量注射器固定于立體定位儀上，自腦表面垂直進針約2.8mm，假手術組腦內注射等體積的生理鹽水；其余各組兩側海馬各緩慢均勻注入1μlAβ25-35，5min注射完畢，留針5min，然后緩慢撤針，縫合皮膚并涂紅霉素軟膏，肌注青霉素，預防感染。清醒后放回籠中常規(guī)飼養(yǎng)。動物造模藥物毛冬青甲素購于廣東省博羅先鋒藥業(yè)集團有限公司實驗動物S模型評價在造模第20天，對所有大鼠稱重，并進行蔗糖水消耗實驗和Morrsi水迷宮實驗，最后根據(jù)實驗結果評定大鼠是否造模成功。動物分組對造模成功的大鼠隨機分成3組，每組12只，分別為假手術組、模型組、毛冬青甲素組。動物模型制備及分組給藥模型評價在造模第20天，對所有大鼠稱重，并進行蔗糖水消耗實驗010203

于造模后第3d起開始用藥，毛冬青甲素組舌下靜脈注射30mg·﹙kg·d﹚-1，每天兩次，連續(xù)給藥4周。毛冬青組無干預措施假手術組干預措施模型組無干預措施010203于造模后第3d起開始用藥，毛冬青甲素組舌下靜增殖細胞標記給藥25天后，每組取6只，雌雄各半，將Brdu按照50mg/kg的劑量，10mg/ml濃度溶于生理鹽水，腹腔注射2次/天，每次間隔2h，其中最后一次在處死前24h注射。動物處理在給藥后的第28天，將大鼠用10%水合氯醛按4mL·kg-1的劑量腹膜麻醉。麻醉成功后，取仰臥位固定四肢。剖開胸腹充分暴露心臟與肝臟，剪開左側心尖部，剪開右心耳，插導管于左心室并固定，穿刺針經(jīng)左心室穿刺至升主動脈，快速灌注生理鹽水至肝臟完全變白，右心耳流出完全清亮液體后，予4%的多聚甲醛液灌注﹙先快后慢﹚，見大鼠尾巴、四肢僵硬視為滿意。然后將注射了Brdu的大鼠開顱完整取出鼠腦，保留海馬部位，切去多余部分，經(jīng)后固定48h后常規(guī)石蠟包埋。其余大鼠斷頭取腦，取出海馬組織，投入液氮保存。增殖細胞標記給藥25天后，每組取6只，雌雄各半，海馬組織細胞形態(tài)結構觀察采用Nissl染色法進行觀察海馬增殖細胞檢測免疫組織化學檢測Brdu標記的增殖細胞檢測指標采用免疫組化法檢測海馬組織中BDNF的表達，采用分子探針檢測BDNFmRNA的表達情況。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的檢測海馬組織細胞形態(tài)結構觀察采用Nissl染色法進行觀察海馬增殖THANKSFORWATCHING!謝謝觀看THANKSFORWATCHING!謝謝觀看阿爾茨海默病模型大鼠的構建動物模型阿爾茨海默病模型大鼠的構建動物模型

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’Sdisease，AD）是一種起病隱匿的進行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。主要表現(xiàn)為進行性認知功能障礙、記憶力減退、運動行為失常和人格改變等；其主要組織病理學特征是神經(jīng)元胞外出現(xiàn)β?淀粉樣蛋白（Aβ）聚集形成的神經(jīng)炎性斑［NPs，亦稱老年斑（SPs）］、胞內tau蛋白異常磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結（NFTs）、神經(jīng)元凋亡或缺失、突觸缺失等。

隨著我國近年來人口老齡化越來越嚴峻，AD發(fā)病率顯著提高，在阿爾茨海默病相關研究中，建立理想的動物模型頗受關注，這有利于促進阿爾茨海默病病因、發(fā)病機制、病理過程，以及尋找和篩選預防與治療藥物等研究的深入。背景阿爾茨海默?。ˋlzheimer’SdiseaAD模型大鼠的研究方案目錄CATALOGAD動物模型學習評價AD動物模型研究進展AD模型大鼠的研究方案目錄CATALOGAD動物模型學習評價AD動物模型研究進展01AD動物模型研究進展01代

許多動物都可以成為模擬阿爾茨海默病病理學特征的模型，包括鼠、貓、犬、兔、山羊、綿羊、北極熊和非人類靈長類動物等。其中，小鼠和大鼠相對于其他動物價格便宜、繁殖力強、生存率高、易飼養(yǎng)，有利于進行大樣本實驗研究，而且具有較強的快速學習能力，生理過程接近人類，因此小鼠和大鼠是目前最廣泛用于制備阿爾茨海默病模型的動物。實驗動物的選擇代許多動物都可以成為模擬阿爾茨海默病病理學特征

01

自然衰老的動物模型

快速老化小鼠模型以衰老為基礎的AD模型03

APP轉基因模型PS1轉基因模型tau相關模型多重轉基因模型

轉基因AD模型

02化學損傷物理損傷飲食誘導各種因素誘發(fā)的AD模型國內外

AD動物模型研究進展01自然衰老的動物模型以衰老為基礎的AD模型0AD是一個與年齡密切相關的疾病，衰老因素在AD發(fā)病過程中起著重要作用。以衰老為AD發(fā)病基礎的動物模型成為實驗研究中不可或缺的部分

自然衰老AD模型

自然衰老動物模型腦內神經(jīng)元萎縮，膽堿能功能低下，同時表現(xiàn)為感覺、運動以及學習記憶力等多種功能的減退，這符合AD

患者的臨床表現(xiàn)。造模方法：將1~2月齡小鼠或3~5月齡大鼠，雌性或雄性，飼養(yǎng)在屏障環(huán)境的動物實驗室，直至飼養(yǎng)所需的年齡。常用老年動物的年齡為小鼠12~24月齡，大鼠衰老早期21~26月齡，衰老晚期30~32

月齡。此模型的優(yōu)點：動物腦內的神經(jīng)遞質及形態(tài)學改變是自然發(fā)生的，與AD

真實的病理生理改變更為接近，不需要人為損傷、干預。

缺點：只是模擬了部分與人類正常衰老相關的神經(jīng)改變，缺乏AD相關Aβ沉積及NFT，并不能全面模擬AD

的變化。且動物飼養(yǎng)周期和實驗周期長、病死率高。以衰老為基礎的AD模型AD是一個與年齡密切相關的疾病，衰老因素在AD快速老化小鼠模型

1975年日本京都大學Take-da教授培養(yǎng)出快速老化小鼠（senescenceacceleratedmouse/prone，SAMP）。此后，根據(jù)小鼠衰老程度、壽命和病理表現(xiàn)進行選擇性繁殖，其中

SAMP8

作為AD動物模型被廣泛認可。此模型優(yōu)點：SAMP8既有自然衰老小鼠特征，又有類似

AD腦部病理改變及學習記憶障礙，已被廣泛應用于研究與年齡相關的學習記憶障礙的機制及相關的藥物研發(fā)中

缺點：該模型成本較高，小鼠壽命短，不適合用于長周期實驗。以衰老為基礎的AD模型快速老化小鼠模型1975年日本京都大學Take-da010203

Aβ注射誘導模型東莨菪堿誘導的模型側腦室注射鏈脲菌素誘導模型……化學高脂飲食誘導模型硫胺素缺乏誘導模型飲食各種因素誘發(fā)的動物模型物理

剝奪動物供氧的模型010203Aβ注射誘導模型化學高脂飲食誘導模型飲食各種因

Aβ注射誘導模型腦內Aβ代謝產(chǎn)物的沉積是

AD發(fā)病機制中最重要的一點。Aβ的沉積可引起神經(jīng)元的局灶性壞死、神經(jīng)元缺失和神經(jīng)膠質細胞增生，最終引起相應的膽堿能神經(jīng)元功能的喪失和學習記憶減退的損害。造模方法：大多數(shù)是通過注射Aβ到實驗動物海馬區(qū)來實現(xiàn)，劑量范圍在5~10μg

之間，體積多為5μL。方法有單側海馬內注射、雙側海馬內注射等，注射后應留針10min，以保證溶液充分彌散。

此模型的優(yōu)點：動物腦內的神經(jīng)遞質及形態(tài)學改變是自然發(fā)生的，與AD

真實的病理生理改變更為接近，不需要人為損傷、干預。

缺點：只是模擬了部分與人類正常衰老相關的神經(jīng)改變，缺乏AD相關Aβ沉積及NFT，并不能全面模擬AD

的變化。且動物飼養(yǎng)周期和實驗周期長、病死率高?；瘜W損傷致

AD模型Aβ注射誘導模型腦內Aβ代謝產(chǎn)物的沉積是

東莨菪堿誘導的模型乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）是一種重要的中樞神經(jīng)遞質，在學習、記憶方面起著非常重要的作用。AD患者基底前腦膽堿能神經(jīng)元大量損傷或死亡、突觸前乙酰膽堿的合成、ChAT的活性及對膽堿的攝取能力都明顯下降。這些變化的程度與患者認知功能損害的程度呈正相關。造模方法：東莨菪堿為M膽堿受體阻斷劑，3mg·kg-1東莨菪堿腹腔注射60d，可阻斷小鼠大腦皮層中乙酰膽堿受體的結合位點，小鼠出現(xiàn)膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)障礙的一系列行為學改變，如記憶力下降、認知障礙等。

此模型的優(yōu)點：簡便易行、不需手術、費用較低，是應用廣泛的AD模型建立方法之一，主要用于考察膽堿能系統(tǒng)與

AD的關系及相關藥物臨床前評價。

缺點：只模擬了膽堿能功能減退的特征，缺乏AD

典型病理特征，如神經(jīng)元變性、Aβ沉積等?；瘜W損傷致

AD模型東莨菪堿誘導的模型乙酰膽堿（acetylc

側腦室注射鏈脲菌素誘導模型鏈脲菌素（streptozotocin，STZ）是一種烷基化物，腹腔注射可通過破壞胰腺β細胞引起糖尿病。1998年Lannert和他的同事首次建立側腦室注射STZ動物模型，動物出現(xiàn)類似AD的記憶障礙。

方法：將大鼠固定于腦立體定位儀上，在前鹵后1.5mm，矢狀縫側方1.5mm處鉆孔，微量進樣器注射STZ3mg·kg-1，于手術的第1天和第3天分別二次向側腦室注射。小劑量STZ側腦室注射可以制備癡呆模型。此模型優(yōu)點：模擬了散發(fā)性老年癡呆病的許多重要的特點。

缺點：造模過程中動物的死亡率較高。化學損傷致AD

模型側腦室注射鏈脲菌素誘導模型鏈脲菌素（str岡田酸誘導的損傷模型tau蛋白過度磷酸化是引起AD病理改變的重要機制。調節(jié)tau去磷酸化的蛋白磷酸酶主要有蛋白磷酸酶-2A（PP2A）、PP2B、PP2C和PP1岡田酸（OA）是一種海洋生物提取物，對PP2A和PP1有選擇性抑制作用。方法：大鼠側腦室注射OA0.4mmol·L–1，1.5μL，可引起神經(jīng)細胞的變性、壞死，同時促進腦內異常磷酸化tau蛋白的形成，還能造成Aβ聚積，產(chǎn)生類似AD樣病理特征。興奮性毒素損傷模型在AD患者中，興奮性毒素過度刺激谷氨酸受體導致神經(jīng)元死亡。造模方法：將溶于人工腦脊液的IBO注入大鼠Meynert基底核（nucleusbasalisofmeynert，NBM），每只10μg，通過損毀大鼠單側NBM來建立AD模型，動物表現(xiàn)出明顯的學習記憶障礙。秋水仙堿誘導模型以化學為基礎的AD模型秋水仙堿可選擇性破壞海馬神經(jīng)元，破壞膽堿能神經(jīng)通路，使動物出現(xiàn)短期學習記憶障礙。方法：側腦室注射秋水仙堿（大鼠15μg、小鼠2.8μg）可導致動物在2周后出現(xiàn)明顯的學習記憶障礙。岡田酸誘導的損傷模型tau蛋白過度磷酸化是引起重金屬誘導模型AD腦組織內鋁的含量明顯高于正常人，高濃度鋁對神經(jīng)系統(tǒng)有毒害作用，促進大腦內NFT和Aβ聚集，使神經(jīng)元變性或死亡，表現(xiàn)為大腦皮質萎縮，出現(xiàn)記憶，認知功能障礙。方法：利用這一機制，小鼠側腦室注射0.5%AlCl32μL，每天1次，連續(xù)5d，末次注射15d后，小鼠表現(xiàn)出明顯的空間學習障礙。此外小鼠連續(xù)腹腔注射AlCl3100mg·kg-1，周期50d，隔日1次，也可造成記憶損傷模型。疊氮鈉誘導模型有研究表明，AD患者線粒體功能存在明顯異常。疊氮鈉（NaN3）通過抑制線粒體呼吸鏈，產(chǎn)生自由基，抑制能量代謝，造成線粒體損傷，導致一系列類似AD的病理改變。方法：大鼠皮下長期給予NaN33mg·kg-1，2h皮下間斷注射，每天8次，連續(xù)注射4周，可誘導Aβ沉積，出現(xiàn)類似AD的認知障礙。谷氨酸損傷模型以化學為基礎的AD模型過量的谷氨酸可產(chǎn)生嚴重的神經(jīng)興奮毒性，造成神經(jīng)元損傷或死亡，與AD的發(fā)生、發(fā)展有密切的關系。方法：利用新生乳鼠血腦屏障功能不全，外周注射谷氨酸25mg·kg-1，40d后小鼠肥胖，基底前腦多處神經(jīng)元變性，腦內APP免疫陽性改變，細胞間隙的Aβ大量沉積。重金屬誘導模型AD腦組織內鋁的含量明顯高于正常

慢性缺氧動物模型

AD

模型研究發(fā)現(xiàn)AD患者處于長期慢性缺氧的狀態(tài)。通過剝奪嚙齒類動物的供氧，可誘導與老化腦功能相似的能量代謝障礙。方法：研究提示動物經(jīng)由雙側頸總動脈結扎致全腦缺血12min，后復灌24h，會引起行為學上的障礙，并且腦組織出現(xiàn)與AD患者相似的病理特征。該模型的缺點：可以模擬AD的臨床癥狀，但缺乏AD特異性膽堿神經(jīng)損傷以及Aβ沉積。且由于創(chuàng)傷較大，不相關的干擾因素過多，易引起腦內其他部位的損傷及造模動物的死亡。因此，該模型成功率低，現(xiàn)在已很少使用。物理損傷致AD模型慢性缺氧動物模型AD模型研究發(fā)現(xiàn)AD

高脂飲食誘導模型有報道指出動物給予高脂飼料飼養(yǎng)可降低大腦對葡萄糖的攝取，誘導動物模型產(chǎn)生糖耐量降低及胰島素抵抗，亦可損傷神經(jīng)元胰島素受體功能，引起tau蛋白過度磷酸化，從而導致NFT。方法：大鼠給予高脂飲食2個月后，即出現(xiàn)胰島素抵抗，表現(xiàn)出明顯的空間學習記憶障礙。該模型可以模擬AD的一些病理特征，例如認知障礙及tau蛋白過度磷酸化，主要的缺點是造模時間較長。飲食誘導AD

模型硫胺素缺乏（thiaminedeficiency，TD）誘導的能量代謝下降、糖代謝異常、氧化應激損傷、膠質細胞激活、選擇性神經(jīng)元丟失以及認知功能損害，與AD的病理生理過程極為相似。方法：8周齡C57小鼠，通過給予硫胺素剝奪飲食結合腹腔注射硫胺素焦磷酸激酶抑制劑—吡啶硫胺制作硫胺素缺乏模型，造模13d后取腦，模型組小鼠內側丘腦出現(xiàn)典型的對稱性針尖樣出血，小鼠皮質、海馬及丘腦均出現(xiàn)Aβ沉積，tau蛋白磷酸化。TD可引起Aβ沉積、tau蛋白磷酸化增加等AD的特征性病理改變。硫胺素缺乏誘導模型高脂飲食誘導模型有報道指出動物給予高脂飼料轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，同時也成為了近年研究的熱點。

APP轉基因模型APP正常情況下代謝多經(jīng)過α-分泌酶和γ-分泌酶?；蛲蛔儠r，激活了β-分泌酶和γ-分泌酶，導致Aβ增多，尤其是Aβ42。Aβ聚集可形成具有神經(jīng)毒性的原纖維，進而形成SP，加重AD的發(fā)展。方法：將突變APP基因（Val717-Phe）與血小板衍生因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）相結合形成PDAPP基因，導入到小鼠體內，獲得PDAPP小鼠。轉基因AD模型位于12號染色體上的早老素－1(PS1)基因，及位于1號染色體上的早老素－2(PS2)基因發(fā)生突變與家族性AD發(fā)病有著密切關系。PS1M146V小鼠是比較典型的轉PS1基因動物。Catado等利用血小板源性生長因子β2啟動子促進神經(jīng)元的表達，構建了幾種過度表達突變型PS1的轉基因鼠，發(fā)現(xiàn)可導致選擇性增加Aβ42。

PS1轉基因模型優(yōu)點：APP轉基因小鼠及APP/PS-1雙轉基因小鼠是目前國際最為認可的AD動物模型，其病理變化出現(xiàn)較早且明顯，模擬了AD患者腦內的Aβ增多、SP形成。

缺點：模型小鼠腦內產(chǎn)生的Aβ與AD患者腦內的Aβ存在生化組成的差別，并且這些小鼠腦內沒有發(fā)tau蛋白磷酸化及NFT，也沒有表現(xiàn)出AD患者特有的海馬及皮層神經(jīng)元丟失。這也是多數(shù)轉基因小鼠模型的缺陷。轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，同時也成為了近年研究的熱點。神經(jīng)元纖維纏結、tau相關模型AD患者大腦皮質及海馬區(qū)出現(xiàn)NFT的主要原因是tau蛋白的過度磷酸化。因此認為tau基因突變將直接影響tau蛋白的結構和功能，引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，可能是誘發(fā)AD的因素之一。

JNPL3小鼠是將人類FTDP-17突變tau基因導入B6D2（F1）小鼠，然后將其下一代小鼠與C57BL/6回交而獲得。轉基因AD模型AD的發(fā)病過程復雜，與腦內多種基因調控失調有著密切聯(lián)系，多種轉基因組合方法可以非常成功模擬AD病理變化和行為學改變特征，是較為理想的AD動物模型。雙轉基因小鼠Tg2576/tauP301L小鼠是由Tg2576小鼠和tauP301L（JNPL3）小鼠雜交而來，其行為學的發(fā)病方式及出現(xiàn)時間和JNPL3相似，Aβ的沉積同Tg2576小與表達人基因組MAPT基因的小鼠雜交獲得。此模型已經(jīng)成為研究NFT病理特征及相關tau蛋白生化的有力工具。多重轉基因模型轉基因模型是研究AD發(fā)病機制及相關藥物研發(fā)的較理想工具，

轉基因果蠅模型

研究表明，在已知的人類疾病致病基因中，果蠅具有約75%的同源基因，包括AD所涉及的Appl，Pen-2，Nicastrin，tau以及GSK-3β等基因。除了具有大量的同源基因外，果蠅的神經(jīng)退行性疾病模型與人類神經(jīng)退行性疾病還有許多相似的表型，如遲發(fā)性、進程性和神經(jīng)系統(tǒng)的高毒性。因此，果蠅為研究AD

發(fā)病機制以及進行治療藥物的篩選和驗證提供了另一種模式生物方法。常用的轉基因果蠅模型主要有APP轉基因模型、BACE轉基因模型、Aβ轉基因模型、tau蛋白轉基因模型、雙重或多重轉基因模型等。優(yōu)點：果蠅因其基因背景清晰、生命周期短暫、與年齡相關的神經(jīng)元退化明顯、繁殖迅速以及易于培養(yǎng)觀察等特點在AD模型中具有獨特優(yōu)勢。另一方面，可以用果蠅模型直接對已有的大量藥物進行篩選，以期獲得改善疾病癥狀的藥物，加快哺乳動物乃至人類的藥物實驗。

缺點：是其腸胃酸堿度以及吸收食物的途徑與哺乳動物差別較大。轉基因AD模型轉基因果蠅模型研究表明，在已知的AD動物模型學習評價02AD動物模型學習評價02年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述學習評價上述AD動物模型各有其優(yōu)缺點，多數(shù)僅能部分模擬AD的病理學特征及臨床癥狀，尚無一種公認最理想的模型。即使是目前最為廣泛使用并認可的多重轉基因動物，也有待于進一步完善。

理想的AD動物模型應具備以下

3個方面的特征：具有AD的主要神經(jīng)病理學特征—SP和NFT；出現(xiàn)大腦神經(jīng)元死亡、突觸丟失和反應性膠質細胞增生等AD的重要病理變化；出現(xiàn)認知和記憶能障礙。年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述年度工作概述AD模型大鼠的研究方案03AD模型大鼠的研究方案03增殖細胞標記動物處