陳玉社 陳泳汀 公丕欣 張 萍

(1泰山醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，山東 泰安 271000；2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 泰安 271000)

老年性癡呆又稱阿爾茨海默病(Alzheimer disease，AD)，是一種以進(jìn)行性癡呆為臨床特征，以大腦皮質(zhì)和海馬區(qū)出現(xiàn)老年斑(senileplaque，SP)及神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibriltary tangle，NFT)為病理特征的神經(jīng)變性疾病。隨著人口老齡化進(jìn)程，AD已經(jīng)成為人類第4大死亡原因，防治老年性癡呆是當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。近年來國內(nèi)外學(xué)者在建立理想的AD模型方面進(jìn)行了大量研究，現(xiàn)將研究進(jìn)展綜述如下。

1 與衰老有關(guān)的AD動(dòng)物模型

AD是一種與年齡相關(guān)的疾病，衰老在AD發(fā)病過程中起重要作用，此類模型是通過各種方法促進(jìn)動(dòng)物衰老(包括自然衰老)，來達(dá)到制作AD動(dòng)物模型的目的。

1.1自然衰老認(rèn)知障礙模型 常用老年非人靈長類動(dòng)物(nonhuman primate，NHP)如獼猴、狒狒、猩猩、恒河猴、松鼠猴、羅猴以及老年狗、兔或鼠類，通過行為篩選，選擇帶有認(rèn)知和記憶嚴(yán)重缺失的個(gè)體作為AD模型。但是老年動(dòng)物健康狀況較差，并且價(jià)格昂貴，限制了該模型的廣泛應(yīng)用。

1.2快速老化小鼠(senescence accelerated mouse,SAM)模型[1,2]，通過對(duì)AKR/J自然變異小鼠進(jìn)行近交延代培養(yǎng)得到一種自然快速老化小鼠，該家族品系眾多，其中SAMP/8和SAMP/10壽命短、老化快、老化特征顯著，是較理想的AD模型。

1.3D-半乳糖誘導(dǎo)的亞急性衰老模型[3]

由我國學(xué)者提出， D-半乳糖(D-gal) 能夠使機(jī)體糖和蛋白質(zhì)代謝紊亂,出現(xiàn)衰老特征，將D-gal 于小鼠頸部皮下注射誘發(fā)AD動(dòng)物模型。通過模擬衰老過程而得到的動(dòng)物模型比較真實(shí)地再現(xiàn)了AD病理改變。但衰老只是AD發(fā)病的危險(xiǎn)因素，故衰老動(dòng)物模型不能真正代替AD模型。

2 與膽堿能神經(jīng)元損害有關(guān)的AD動(dòng)物模型[4]

中樞神經(jīng)膽堿能系統(tǒng)活性與人的學(xué)習(xí)記憶和認(rèn)知功能密切相關(guān)。基底前腦膽堿能神經(jīng)元、海馬和皮層及其之間的通路，是學(xué)習(xí)記憶的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。通過各種方法破壞膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)的功能，制作AD動(dòng)物模型。

2.1立體定位手術(shù)毀損模型

通過立體定位γ刀射頻熱凝毀損動(dòng)物Meynert基底核或手術(shù)切斷穹窿海馬傘，建立大鼠AD模型，但因手術(shù)難度大、損毀范圍廣，已很少采用。

2.2興奮性氨基酸毀損模型[5]

將興奮性氨基酸如鵝膏蕈氨酸(iboteni cacid,IBO)、海人酸(kainic acid,KA)、使君子酸(quisqualic acid,QA)或N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)等注入動(dòng)物的基底Meynert核建立大鼠和猴的AD模型。由于基底核膽堿能神經(jīng)元常與非膽堿能細(xì)胞群交叉分布，目前所用的神經(jīng)興奮性毒素對(duì)膽堿能細(xì)胞的選擇性普遍較差。

2.3免疫毒素毀損模型[6，7]

免疫毒素(immunotoxin) 192-IgG-Saporin(192-IgG-SAP)能夠通過破壞蛋白合成酶系統(tǒng)選擇性毀損基底前腦膽堿能細(xì)胞，而不影響其它功能的神經(jīng)元。大鼠雙側(cè)側(cè)腦室注射192-IgG-SAP后，內(nèi)側(cè)隔核膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶陽性細(xì)胞絕大多數(shù)丟失，學(xué)習(xí)記憶能力明顯下降。

此類模型主要用于研究：1)前腦膽堿能系統(tǒng)損害與AD關(guān)系；(2)擬膽堿藥物治療AD的藥物篩選和療效評(píng)價(jià)；(3)胚胎膽堿能細(xì)胞腦內(nèi)移植治療AD；(4)神經(jīng)營養(yǎng)因子腦室投遞以及基因修飾細(xì)胞腦內(nèi)移植治療AD等。

3 與遺傳學(xué)說有關(guān)的轉(zhuǎn)基因AD動(dòng)物模型

AD是一種多基因遺傳病，與AD相關(guān)的基因包括β-APP基因、早老素-1(presenilin,PS-1)基因和早老素-2(PS-2)基因，與AD發(fā)病相關(guān)的危險(xiǎn)因素有載脂蛋白E(apolopop roteninE, ApoE)基因和Tau蛋白基因。近年來，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究取得了很大進(jìn)展，該模型是使外源性基因在染色體基因組中表達(dá)并遺傳給后代，后代動(dòng)物過多表達(dá)該基因后引起AD相關(guān)的病理學(xué)改變?；谶z傳背景、繁殖能力、操作難度和經(jīng)濟(jì)角度的考慮，目前的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物多選用小鼠。

3.1轉(zhuǎn)APP基因動(dòng)物模型[8，9，10]

自1991年成功將淀粉樣蛋白前體(beta amyloid precursor proteins，APP)基因轉(zhuǎn)入小鼠后，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型成為AD研究熱點(diǎn)。①PDAPP小鼠，是轉(zhuǎn)人類APP695swe和APP717V2F突變的PDAPP鼠，由C57BL/6鼠與DBA/2F1鼠交配產(chǎn)生。②Tg2576小鼠，是轉(zhuǎn)人類APP695基因小鼠，存在2個(gè)位點(diǎn)突變:670位賴氨酸突變成天門冬酰胺和671位蛋氨酸突變成亮氨酸。③APP23小鼠，由轉(zhuǎn)人類APP695基因倉鼠和APPV717I鼠交配得來。④TGCRND8小鼠，由轉(zhuǎn)人類APP695鼠和APPV717F鼠交配得來，表達(dá)2個(gè)突變?nèi)祟惣易逍訟DPS1(M146L和L286V)基因。

3.2轉(zhuǎn)Tau基因動(dòng)物模型[11]

①轉(zhuǎn)人類野生型tau基因小鼠，表達(dá)野生型tau同型體-htau40，神經(jīng)纖維前纏結(jié)和過度磷酸化tau蛋白。②JNPL3小鼠，表達(dá)人類FTDP217突變tau基因(tauP301L)。③rTG4510小鼠，表達(dá)一種可抑制的人類tau的突變體，導(dǎo)致隨年齡增大而增多的NFT、神經(jīng)元丟失和嚴(yán)重的前腦萎縮。

3.3轉(zhuǎn)Aβ與tau基因鼠[12]

隨著轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)不斷完善和發(fā)展，在同一轉(zhuǎn)基因鼠內(nèi)同時(shí)表達(dá)AD的兩大特征性病理變化Aβ和NFT成為現(xiàn)實(shí)，轉(zhuǎn)基因鼠AD模型從單轉(zhuǎn)基因到雙轉(zhuǎn)甚至三轉(zhuǎn)基因邁進(jìn)，并取得顯著成果。①Tg2576/tauP301L小鼠，由Tg2576小鼠和tauP301L(JNPL3)小鼠雜交而來。②APP23/tauP301L小鼠，由APP23小鼠和tauP301L(JNPL3)小鼠雜交而得。③3xTg2AD小鼠，由兩種突變基因APP-Swe和tau-P301L顯微注射入單轉(zhuǎn)PS1M146V基因鼠純合子的胚胎干細(xì)胞，得到的小鼠經(jīng)篩選得到純合子或雜合子。

3.4其他轉(zhuǎn)基因鼠[13，14]

①轉(zhuǎn)早老蛋白-1(PS-1)基因小鼠,中樞神經(jīng)系統(tǒng)PS1主要集中在海馬和皮層內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)至少有35種PS-1基因突變與AD有關(guān)。轉(zhuǎn)PS-1基因小鼠多用于與其他轉(zhuǎn)基因鼠雜交產(chǎn)生雙轉(zhuǎn)基因鼠，比較典型的轉(zhuǎn)PS-1基因PS1M146V小鼠。②APP/PS-1雙轉(zhuǎn)基因鼠。為表達(dá)人類突變APP751(KM670/671NLandV717I)與PS-1(PS-1M146L)雙轉(zhuǎn)基因鼠，可作為研究AD中APP代謝紊亂非常理想的工具。③PDAPP/ApoE-/-小鼠。ApoE基因有3種等位基因ε2、ε3、ε4，分別表達(dá)ApoE2、ApoE3、ApoE4。ApoE4是AD相關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)因素。④APP/ABCA1-/-小鼠。過表達(dá)ABCA1的PDAPP/ABCA1雙轉(zhuǎn)基因鼠能夠顯著降低Aβ水平和老年斑沉積。⑤anti-NGF轉(zhuǎn)基因鼠。由Capsoni-S等獲得的一種表達(dá)中和的抗神經(jīng)營養(yǎng)因子重組抗體的轉(zhuǎn)基因小鼠，是最能反映AD病理表現(xiàn)的動(dòng)物模型。⑥軸突運(yùn)輸轉(zhuǎn)基因模型。

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型針對(duì)明確的病因，成功模擬了AD病理學(xué)和行為學(xué)改變的特征，可望成為研究AD發(fā)病機(jī)制及治療藥物的理想模型。但轉(zhuǎn)基因動(dòng)物存在難以重復(fù)、外源性基因表達(dá)不穩(wěn)定、動(dòng)物繁殖能力低、抗病能力差及成本昂貴等缺點(diǎn)。迄今為止，尚無一種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型能夠模擬AD所有病理特征。

4 與Tau蛋白過度磷酸化有關(guān)的AD動(dòng)物模型[15,16,17]

AD的另一主要病理改變是NFT，其數(shù)量與癡呆程度呈正相關(guān)。而NFT的主要成分是異常、過度磷酸化的Tau蛋白聚集形成的雙螺旋絲。

岡田酸(okadaicacid,OA)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酯酶抑制劑，通過微滲透泵輸送到成年綿羊側(cè)腦室，3月后在注射部位及其周圍神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)NFT；OA大鼠側(cè)腦室注射6周后工作記憶與參考記憶均損害。該模型主要用于研究AD的發(fā)病機(jī)制、Aβ和Tau蛋白代謝異常與AD病理的關(guān)系以及Aβ和Tau在AD病變中的相互作用。

5 與Aβ沉積有關(guān)的AD動(dòng)物模型[18，19，20]

SP是AD的重要病理改變，Aβ是SP的主要成分，Aβ沉積是AD發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。腦室內(nèi)注射Aβ可引起膽堿能神經(jīng)元功能喪失和學(xué)習(xí)記憶損害。利用β-AP選擇性損毀海馬、前腦Meynert基底核等膽堿能神經(jīng)元集中的部位，制作的AD模型一度成為研究AD的主要工具。Giovannelli等給大鼠腦基底核注射Aβ1～40和Aβ25～35淀粉樣多肽制作AD模型，Urani等采用腦室內(nèi)連續(xù)14d單純注射Aβ1～40，建立AD動(dòng)物模型。但該模型操作難度大，注射易造成穿透性腦損害。

6 與鋁中毒學(xué)說有關(guān)的AD動(dòng)物模型[21]

鋁可促使Aβ聚合，促進(jìn)脂質(zhì)過氧化，繼而損傷神經(jīng)細(xì)胞膜。同時(shí)鋁能抑制蛋白磷酸酯酶2A和2B的活性，從而促使異常磷酸化的tau 蛋白產(chǎn)生并形成NFT。

以AD的鋁中毒學(xué)說為基礎(chǔ)，選用大鼠或小鼠，通過腹腔、皮下注射或灌胃給藥等途徑，使動(dòng)物接受過量的鋁而建立AD動(dòng)物模型，但有證據(jù)表明鋁與AD發(fā)病無關(guān)，所以現(xiàn)已摒棄。

7 與自身免疫有關(guān)的AD動(dòng)物模型[22]

7.1實(shí)驗(yàn)性自動(dòng)免疫癡呆模型：研究發(fā)現(xiàn)AD患者血清和腦脊液中含有抗膽堿能神經(jīng)元抗體，提示自身抗膽堿能神經(jīng)元抗體可能是引起膽堿能神經(jīng)元損傷的原因之一。用電鰩中提取的膽堿能神經(jīng)高分子量神經(jīng)微絲蛋白免疫大鼠，動(dòng)物出現(xiàn)學(xué)習(xí)記憶功能衰退，前腦膽堿能神經(jīng)元減少。Sakic也建立了自身免疫M(jìn)RL2Ipr小鼠模型。

7.2tau蛋白免疫小鼠模型：用神經(jīng)性tau蛋白免疫小鼠，可誘導(dǎo)出AD的組織病理學(xué)特性，其血漿中可檢測(cè)到抗tau抗體。

8 多因素?fù)p害的AD復(fù)合動(dòng)物模型

通過綜合兩種或兩種以上模型方法獲得的一種復(fù)合模型，具備各種已有模型特點(diǎn)，符合AD的多因素發(fā)病機(jī)制。

8.1雙因素聯(lián)用誘導(dǎo)的AD模型

①Aβ與D-半乳糖(D-gal)聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型。在腹腔注射D-gal的基礎(chǔ)上，海馬內(nèi)注射Aβ獲得。②氯化鋁與D-gal聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型。采用D-半乳糖腹腔注射和AlCl3灌胃合并制備AD模型。③Wortmannin和GF2109203X聯(lián)用損害模型。同時(shí)在大鼠側(cè)腦室或雙側(cè)海馬注射wortmannin(磷脂酰肌醇3激酶抑制劑)和GF2109203X(蛋白激酶C抑制劑)，制備AD動(dòng)物模型。④其他雙因素聯(lián)用損傷AD模型。如喹啉酸(QA)與D-gal聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型、鵝膏蕈(ibotenicacid，IBO)腦內(nèi)注射結(jié)合大鼠腹腔注射D-gal方式或?qū)β40和小劑量的IBO共同注入大鼠海馬制作AD模型，均能較好的模擬出類似AD的部分病理變化。

8.2三因素聯(lián)用損傷致AD模型

包括①東莨菪堿(SCOP)、AlCl3與D-gal聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型。②IBO、D-gal聯(lián)合與Aβ1-40誘導(dǎo)的AD模型。③Aβ1-40、AlCl3與重組人類轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGFβ1)聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型。此類模型不僅加重動(dòng)物的病理負(fù)擔(dān)，而且制作難度大，動(dòng)物存活率低，其穩(wěn)定性和可重復(fù)性受到一定影響。

9 其它AD動(dòng)物模型

其它AD動(dòng)物模型尚有老年動(dòng)物慢性腦缺血癡呆模型和持續(xù)光照模型等，可用于AD發(fā)病機(jī)制的研究、治療藥物的篩選、治療方法的評(píng)價(jià)及非損傷性動(dòng)物模型的構(gòu)建。

綜上所述，目前建立AD模型的方法很多，但尚無理想的、能準(zhǔn)確全面地模擬出AD主要病理、生化及行為等全部特征的動(dòng)物模型。理想的AD動(dòng)物模型應(yīng)具有與老年性癡呆相似的基本特征：①病理學(xué)改變?nèi)鏢P和NFT、大腦神經(jīng)元死亡、突觸丟失和反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞增生；②行為學(xué)改變?nèi)缯J(rèn)知和記憶功能障礙。

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