阿爾茨海默病模型建立及干預實驗研究進展

1、阿爾茨海默病模型建立及干預實驗研究進展         08-11-10 13:41:00     作者：楊開艷     編輯：studa20【關鍵詞】  阿爾茨海默病 模型 干預實驗    阿爾茨海默病（Alzheimers disease，AD）是一種與衰老相關，以認知功能下降為特征的漸進性腦退行性疾病。AD患者整個大腦彌散性萎縮并出現(xiàn)明顯的病理組織學改變老年斑和神經(jīng)纖維纏結（neurofib

2、rillary tangle, NFT），并伴神經(jīng)元減少，其中以基底前腦核海馬區(qū)膽堿能神經(jīng)元最嚴重。神經(jīng)元細胞外淀粉樣蛋白（amyloid -protein, A）沉積形成老年斑。晚期A沉積激活小膠質細胞和星形膠質細胞引發(fā)了炎性反應，活化的膠質細胞圍繞在斑塊周圍。由于AD是多因素引起，涉及多種病理機制的多因異質性疾病，因此建立一種理想的AD模型困難重重，影響了AD的深入研究，本文就近年來國內(nèi)外AD動物模型的建立及相關的干預實驗作一綜述。    1   衰老動物模型及相關干預實驗    AD多發(fā)于老年人，衰老是AD肯

3、定的危險因素。隨著世界人口的老齡化，AD的患病率顯著上升，已成為成人的第4位死因，于是出現(xiàn)了以衰老作為AD發(fā)病基礎的動物模型。    1.1   自然衰老認知障礙動物模型   通過動物本身的自然衰老來獲得的AD動物模型，包括老齡大鼠、小鼠及猴等。這類模型的認知障礙等神經(jīng)系統(tǒng)改變是自然發(fā)生的，更貼近AD的真實病理生理改變1，但這些模型一般不出現(xiàn)AD的SP與NFT等特征，且易死亡。    1.2   快速老化小鼠(senescence accelerated mouse，SAM)

4、模型2   通過對AKR/J自然變異小鼠進行近交延代培養(yǎng)得到一種自然快速老化小鼠，該家族諸多品系中的SAM P/8和SAM P/10表現(xiàn)出明顯的學習記憶功能減退，處于一種低緊張、低恐怖的癡呆狀態(tài)。    1.3   D-半乳糖誘導的大、小鼠亞急性衰老模型   給藥后的動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)一系列退行性變化，如海馬錐體細胞數(shù)量減少、皮質神經(jīng)元蛋白質合成減少、腦組織中超氧化物歧化酶活性降低、丙二醛 含量升高，表現(xiàn)出學習記憶能力下降、認知障礙、行動遲緩、毛發(fā)稀疏等老化征象3，但此類模型同樣也未出現(xiàn)NFT及老年斑樣

5、改變。    將中藥蛇床子、知母、紅景天等應用于老齡動物4可通過清除自由基、增強超氧化物歧化酶活性來阻抑脂褐素堆積，保護模型動物的腦細胞；老齡大鼠口服大豆異黃酮后，神經(jīng)生長因子mRNA及腦原性神經(jīng)營養(yǎng)因子mRNA在老齡鼠前腦皮質明顯升高，動物認知能力提高，認為其主要通過植物雌激素受體途徑改善了神經(jīng)元的可塑性及再生能力5。    2   膽堿能損傷為基礎的AD動物模型及相關干預實驗    哺乳動物腦內(nèi)基底前腦膽堿能神經(jīng)元、海馬和皮層及它們之間的通路是學習記憶功能的重要結構基礎。AD病患者

6、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（膽堿乙酰轉移酶）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6，因此人們通過各種方法來破壞動物大腦的膽堿能系統(tǒng)，促使其發(fā)生學習記憶障礙而達到制作AD動物模型的目的。    2.1   電損毀、外科損毀   參照動物腦立體定位圖譜，用電灼傷的方法損毀Meynert基底核，外科手術切斷海馬穹隆傘。術后動物出現(xiàn)了學習和記憶功能障礙，但病理上未出現(xiàn)老年斑和NFT7。因此種方法損毀范圍較大,一度沒有良好的干預措施，近年來研究發(fā)現(xiàn)把

7、神經(jīng)生長因子、腦原性神經(jīng)營養(yǎng)因子和人腦原性神經(jīng)營養(yǎng)因子基因修飾的神經(jīng)干細胞移植入損傷動物的側腦室和內(nèi)側隔核，均可不同程度的保護膽堿能神經(jīng)元，改善模型動物的學習記憶力8，這為干細胞技術應用于AD治療提供了良好前景。    2.2   化學損毀   將鵝膏蕈氨酸、喹啉酸、海仁酸注入大鼠Meynert基底核可建立AD模型9，此法可造成膽堿能神經(jīng)元減少、皮質ChAT活性降低，但不破壞通過此區(qū)域的神經(jīng)纖維，術后海馬神經(jīng)細胞明顯減少、學習記憶能力下降。但AD神經(jīng)遞質缺乏是廣泛性的，此類模型只模擬了膽堿能功能減退的特征，并未復制出其他遞質

8、功能減退的表征，且模型也同樣未出現(xiàn)AD的典型病理改變老年斑和NFT10，因此制模時仍需在應用藥物種類、劑量、作用部位及時間等方面進一步觀察。術后為動物針灸可增加大鼠由于造模而損傷、壞死的邊緣系統(tǒng)膽堿能突觸數(shù)目11；中藥槲皮、人參、何首烏、靈芝等均可提高模型大鼠大腦皮質和海馬結構區(qū)乙酰膽堿含量和ChAT活性，改善模型動物的學習記憶能力12。    3   以A為基礎的AD動物模型及相關干預實驗    腦內(nèi)A由淀粉樣蛋白前體物質(amyloid precursor protein，APP)經(jīng)一系列酶的降解而來。APP是

9、體內(nèi)廣泛存在的一類跨膜蛋白質，APP在體內(nèi)有兩種代謝途徑：（1）經(jīng)由、-分泌酶催化，在712位殘基附近斷裂產(chǎn)生對細胞有毒性的A13；（2）APP經(jīng)-分泌酶和-分泌酶催化產(chǎn)生可溶性的APP（sAPP）。值得注意的是-分泌酶從A分子內(nèi)部進行分解，避免了完整A序列的產(chǎn)生，且sAPP對神經(jīng)細胞可產(chǎn)生營養(yǎng)、保護作用14。而A過度產(chǎn)生后沉積于腦內(nèi)，引起鈣穩(wěn)態(tài)失調，激活膠質細胞釋放大量炎癥介質、氧自由基，最終導致廣泛的神經(jīng)元變性、凋亡、突觸缺失15。故認為A沉積是AD發(fā)病的中心環(huán)節(jié),因此出現(xiàn)了多種以A為基礎的模型，同時也帶來了新藥物作用的靶點。    3.1 

10、0; A腦內(nèi)注射模型   將A注入大鼠腦室、Meynert核、雙側海馬可建立AD模型，術后大鼠學習記憶明顯減退，海馬區(qū)ChAT活性廣泛下降、膽堿能神經(jīng)元凋亡、突觸結構減少，并出現(xiàn)A沉積及近似AD中NP的形成，沉積斑周圍有大量活化的膠質細胞聚集包繞，出現(xiàn)免疫炎性反應16，這種建模方法較全面的模擬了AD的病理和行為的改變。    3.2   AD轉基因動物模型   隨著分子生物學方法及相關科學的進步，1991年人們研究發(fā)現(xiàn)APP基因的錯義突變會導致常染色體顯性遺傳的家族性AD（FAD）的發(fā)生，這些突變發(fā)生在A

11、PP的A編碼區(qū)17。隨后又發(fā)現(xiàn)與AD發(fā)病有關的其他3個基因，分別是14號、1號和19號染色體上的早老素1（prsenilin-1，PS1）基因、早老素2（PS2）基因和載脂蛋白E4（apolipoprotein E4，apoE4）基因18。因此人們借助轉基因技術將與AD相關的人類突變基因轉入動物中，并使外源性基因穩(wěn)定遺傳，改變動物遺傳學性狀來達到在動物體內(nèi)模擬人類AD特征的目的。目前主要有APP和老年斑轉基因小鼠、 A和C100-4轉基因小鼠（C100是-分泌酶剪切APP的產(chǎn)物，能被-分泌酶所水解而產(chǎn)生C端的A）、載脂蛋白E小鼠等。這些轉基因小鼠不同程度出現(xiàn)了AD的特征性改變，包括老年斑、記憶

12、力障礙及神經(jīng)元損失和反應性膠質細胞增生，但NFT卻未得到很好的表現(xiàn)。NFT主要成分是異常過度磷酸化的微管相關蛋白tau聚集而形成的雙螺旋絲，到目前為止，在AD患者中并未發(fā)現(xiàn)在tau基因存在著異常改變，而最近在17號染色體連鎖的伴有帕金森氏病的前額顳葉癡呆（FTDP-17）中卻發(fā)現(xiàn)了具有致病的tau基因突變19。該病為17號染色體相聯(lián)帕金森病額顳葉癡呆。將人類17號染色體連鎖的伴有帕金森氏病的前額顳葉癡呆突變tau基因導入小鼠中，此種轉基因模型出現(xiàn)了老年斑和tau的病理改變，特別是NFT的形成，在AD動物模型方面取得了巨大進步，為針對老年斑和NFT方面的新藥篩選提供了良好的動物模型。 

13、   3.3   相關干預實驗   （1）中藥干預：野葛根可改善A腦內(nèi)注射模型大鼠的學習記憶能力，通過上調凋亡抑制基因Bcl-2的表達、下調促凋亡基因Bax的表達,對抗A的神經(jīng)毒性，減輕A沉積所造成的神經(jīng)元損傷20；具有抗氧化效力的姜黃用于轉基因鼠，發(fā)現(xiàn)可降低A的含量，老年斑減少約50%21。（2）抗炎、抗氧化干預：非甾體抗炎藥、糖皮質激素、雌激素應用于A注射模型和A轉基因模型均可抑制A沉積所引發(fā)的膠質細胞的活化及炎癥介質和氧自由基的釋放，并減少了A沉淀數(shù)量和面積22、23；低毒、生物活性高的海洋糖類物質可通過抑制炎癥介質的產(chǎn)生、異常

14、的細胞內(nèi)tau蛋白磷酸化、膠質細胞的反應性增生以及抑制與ApoE相關的氧化應激和ApoE與A的結合等途徑發(fā)揮抗炎、抗氧化的作用，保護神經(jīng)元24。（3）免疫干預：采用鼻腔黏膜給藥法，用A免疫PDAPP鼠可引起黏膜淋巴組織免疫應答，不僅通過免疫產(chǎn)生了抗體，還可通過細胞免疫產(chǎn)生抗炎細胞因子如：IL-4、IL-10、TGF 等，有效地減少腦內(nèi)A的沉積和相關炎性反應、小鼠認知能力得到改善、腦中老年斑數(shù)量及A42肽的水平都明顯低于未免疫小鼠25；AN末端的EFRH序列是抗凝聚抗體的抗原決定簇，可調節(jié)A原纖維的形成和分解，用表達A肽的3-6位氨基酸序列EFRH表位的絲狀噬菌體注入動物體內(nèi)同樣可產(chǎn)生抗A聚集的抗體，此方法可不用有毒性的整個A蛋白來進行免疫，安全性較好26；（4）-分泌酶、-分泌酶和-分泌酶干預：應用-分泌酶和-分泌酶的抑制劑可抑制A產(chǎn)生，被認為是一個理想的作用靶點。其能降低腦組織、腦脊液和血漿內(nèi)A的濃度27 。由于-分泌酶和-分泌酶競爭同一作用底物APP，使用-分泌酶和-分泌酶抑制劑的同時，上調-分泌酶同樣可降低A的