阿爾茲海默病(AD)是一種會緩慢破壞神經元并導致嚴重的認知障礙的進行性發(fā)展的神經退行性疾病。到目前為止，仍然沒有治愈的手段，主要以改善癥狀為主，難以逆轉疾病的進程。動物模型對于研究神經退行性疾病的發(fā)病機制和發(fā)展其治療方法至關重要，好的動物模型能夠較好地模擬疾病狀態(tài)，有助于研究者探索AD的疾病病因、發(fā)病機制。

 

本文主要分享了阿爾茲海默病動物模型的幾種構建方法及優(yōu)缺點，歡迎大家關注收藏~

 

 

動物

的

選擇

 

01.嚙齒動物模型

嚙齒動物的壽命相對較短，更容易快速繁殖，成本更低，具備可用的基因編輯技術，已經建立完善的行為測試方法。然而，大多數(shù)嚙齒動物模型未能再現(xiàn)患者的明顯和典型性神經退行性變。

 

02.斑馬魚模型

斑馬魚擁有脊椎動物的神經結構組織，主要結構都與哺乳動物的大腦相似，具有與人類類似的功能性血腦屏障。斑馬魚生命周期短、繁殖力高，特別適合于大規(guī)模藥物篩選。

 

03.非人靈長類動物模型

大腦發(fā)育、解剖結構、認知和行為復雜性方面與人更接近，大腦比小型動物要大得多并且具備皮質表面的折疊，與人的基因相似性更大，病理發(fā)展更類似，具備疾病評估的可用性，但是動物繁殖周期長，價格昂貴，基因修飾技術不夠完善。

 

 

經典AD

動物

模型對比

 

 

誘導型

AD模型

造模方法

 

微管相關蛋白tau在特定位點的過度磷酸化是AD中的病理過程，PKA是AD樣tau過度磷酸化的關鍵激酶。AD患者除以上特征之外還具有氧化應激、神經炎癥、線粒體功能紊亂、小膠質細胞激活、細胞周期失調、膽堿能功能障礙等病理特征，可由此建立AD模型。

 

 

 

 

渥曼青霉素(Wortmannin)

誘導阿爾茨海默樣tau過度磷酸化

 

 

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Wortmannin是一種有效的，不可逆的，選擇性PI3K抑制劑。采用Stereotaxic technique給大鼠側腦室注射Wortmannin。Wortmannin可通過下調PKB抑制PI3K進而減少GSK-3的磷酸化而激活GSK-3，且GSK-3可磷酸化修飾Tau蛋白、引起Tau異常磷酸化。Wortmannin誘導的tau過度磷酸化主要在海馬錐體神經元中檢測到，在大腦的同一區(qū)域也可以看到腫脹的軸突和脫落的髓鞘^[1]。

 

 

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異丙腎上腺素(Isoprenaline)

誘導阿爾茨海默樣tau過度磷酸化

 

 

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Isoprenaline是一種特異性的cAMP-dependent kinase(PKA)激活劑。將Isoprenaline注射到大鼠海馬雙側，可過度激活PKA、calcium/calmodulin-dependent kinase II和cyclin-dependent kinase-5，抑制protein phosphatase-2A，誘導PHF-1和tau-1位點的tau過度磷酸化，增加氧化應激以進一步誘導tau異常過度磷酸化，并在藥物注射后48小時干擾空間記憶保留^[2,3]。

 

 

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Haloperidol

誘導tau過度磷酸化

 

 

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Haloperidol是一種典型的抗精神病化合物，在治療的過程中會引發(fā)氧化應激和神經元損傷，從而導致細胞骨架坍塌和tau蛋白的過度磷酸化。已有研究發(fā)現(xiàn)，Haloperidol可使神經母細胞瘤N1E-115細胞氧化應激水平升高、tau蛋白過度磷酸化最終導致微管解聚^[4]。

 

 

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Colchicines誘導散發(fā)性

阿爾茨海默癥動物模型

 

 

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散發(fā)性阿爾茨海默癥(SDAT)已被證明與微管功能障礙有關，其特征是出現(xiàn)特定的細胞骨架細胞異常，包括神經原纖維纏結和老年斑。Colchicines是一種微管蛋白抑制劑和微管干擾劑，與微管蛋白的αβ亞基結合而嵌入微管，從而抑制微管組裝，促進微管解聚。給大鼠每側海馬注射2.5μg Colchicines，Colchicines選擇性破壞海馬的顆粒細胞核椎體細胞、誘發(fā)神經原纖維變形、膽堿乙酰轉移酶下降、神經元凋亡等，同時顯著誘導氧化應激水平升高，從而共同導致大鼠認知功能障礙，其學習記憶能力明顯下降^[5,6]。

 

 

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東莨菪堿(Scopolamine)

誘導老年動物膽堿能功能障礙

 

 

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膽堿能功能障礙被認為在衰老和阿爾茨海默病的記憶衰退中發(fā)揮重要作用。Scopolamine是一種非選擇性的毒蕈堿膽堿能拮抗劑。Scopolamine分別對幼犬和老年犬進行延遲不匹配定位任務(DNMP)測試之前給藥。Scopolamine顯著損害了老年犬的表現(xiàn)，但沒有損害幼犬的表現(xiàn)。與幼犬相比，老年犬在除小腦外的所有大腦區(qū)域的毒蕈堿受體密度均顯著降低，這一結果與老年人和阿爾茨海默氏癥患者的結果一致。Scopolamine誘導的老年動物膽堿能功能障礙模型可用于檢查阿爾茨海默病發(fā)展中早期病理事件^[7]。

 

 

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參考文獻

[1] Wang JZ. Alzheimer-like tau phosphorylation induced by wortmannin in vivo and its attenuation by melatonin. Acta Pharmacol Sin. 2002 Feb;23(2):183-7.
[2] Wang DL, Ling ZQ, Cao FY, Zhu LQ, Wang JZ. Melatonin attenuates isoproterenol-induced protein kinase A overactivation and tau hyperphosphorylation in rat brain. J Pineal Res. 2004 Aug;37(1):11-6.
[3] Sun L, Wang X, Liu S, Wang Q, Wang J, Bennecib M, Gong CX, Sengupta A, Grundke-Iqbal I, Iqbal K. Bilateral injection of isoproterenol into hippocampus induces Alzheimer-like hyperphosphorylation of tau and spatial memory deficit in rat. FEBS Lett. 2005 Jan 3;579(1):251-8.
[4] Benítez-King G, Ortíz-López L, Jiménez-Rubio G, Ramírez-Rodríguez G. Haloperidol causes cytoskeletal collapse in N1E-115 cells through tau hyperphosphorylation induced by oxidative stress: Implications for neurodevelopment. Eur J Pharmacol. 2010 Oct 10;644(1-3):24-31.
[5] Kumar A, Seghal N, Naidu PS, Padi SS, Goyal R. Colchicines-induced neurotoxicity as an animal model of sporadic dementia of Alzheimer's type. Pharmacol Rep. 2007 May-Jun;59(3):274-83.
[6] Nakagawa Y, Nakamura S, Kas'e Y, Noguchi T, Ishihara T.Colchicine lesions in the rat hippocampus mimicthe alterations of several markers in Alzheimer's disease. Brain Res. 1987;408(1-2):57-64.

[7] Araujo JA, Nobrega JN, Raymond R, Milgram NW. Aged dogs demonstrate both increased sensitivity to scopolamine impairment and decreased muscarinic receptor density. Pharmacol Biochem Behav. 2011 Apr;98(2):203-9.

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