老年性痴呆动物模型研究进展*

陈玉社 陈泳汀 公丕欣 张 萍

(1泰山医学院附属医院神经内科，山东 泰安 271000；2山东农业大学生命科学学院，山东 泰安 271000)

老年性痴呆又称阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)，是一种以进行性痴呆为临床特征，以大脑皮质和海马区出现老年斑(senileplaque，SP)及神经原纤维缠结(neurofibriltary tangle，NFT)为病理特征的神经变性疾病。随着人口老龄化进程，AD已经成为人类第4大死亡原因，防治老年性痴呆是当今医学研究的热点之一。近年来国内外学者在建立理想的AD模型方面进行了大量研究，现将研究进展综述如下。

1 与衰老有关的AD动物模型

AD是一种与年龄相关的疾病，衰老在AD发病过程中起重要作用，此类模型是通过各种方法促进动物衰老(包括自然衰老)，来达到制作AD动物模型的目的。

1.1自然衰老认知障碍模型 常用老年非人灵长类动物(nonhuman primate，NHP)如猕猴、狒狒、猩猩、恒河猴、松鼠猴、罗猴以及老年狗、兔或鼠类，通过行为筛选，选择带有认知和记忆严重缺失的个体作为AD模型。但是老年动物健康状况较差，并且价格昂贵，限制了该模型的广泛应用。

1.2快速老化小鼠(senescence accelerated mouse,SAM)模型[1,2]，通过对AKR/J自然变异小鼠进行近交延代培养得到一种自然快速老化小鼠，该家族品系众多，其中SAMP/8和SAMP/10寿命短、老化快、老化特征显著，是较理想的AD模型。

1.3D-半乳糖诱导的亚急性衰老模型[3]

由我国学者提出， D-半乳糖(D-gal) 能够使机体糖和蛋白质代谢紊乱,出现衰老特征，将D-gal 于小鼠颈部皮下注射诱发AD动物模型。通过模拟衰老过程而得到的动物模型比较真实地再现了AD病理改变。但衰老只是AD发病的危险因素，故衰老动物模型不能真正代替AD模型。

2 与胆碱能神经元损害有关的AD动物模型[4]

中枢神经胆碱能系统活性与人的学习记忆和认知功能密切相关。基底前脑胆碱能神经元、海马和皮层及其之间的通路，是学习记忆的重要结构基础。通过各种方法破坏胆碱能神经系统的功能，制作AD动物模型。

2.1立体定位手术毁损模型

通过立体定位γ刀射频热凝毁损动物Meynert基底核或手术切断穹窿海马伞，建立大鼠AD模型，但因手术难度大、损毁范围广，已很少采用。

2.2兴奋性氨基酸毁损模型[5]

将兴奋性氨基酸如鹅膏蕈氨酸(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)等注入动物的基底Meynert核建立大鼠和猴的AD模型。由于基底核胆碱能神经元常与非胆碱能细胞群交叉分布，目前所用的神经兴奋性毒素对胆碱能细胞的选择性普遍较差。

2.3免疫毒素毁损模型[6，7]

免疫毒素(immunotoxin) 192-IgG-Saporin(192-IgG-SAP)能够通过破坏蛋白合成酶系统选择性毁损基底前脑胆碱能细胞，而不影响其它功能的神经元。大鼠双侧侧脑室注射192-IgG-SAP后，内侧隔核胆碱乙酰转移酶阳性细胞绝大多数丢失，学习记忆能力明显下降。

此类模型主要用于研究：1)前脑胆碱能系统损害与AD关系；(2)拟胆碱药物治疗AD的药物筛选和疗效评价；(3)胚胎胆碱能细胞脑内移植治疗AD；(4)神经营养因子脑室投递以及基因修饰细胞脑内移植治疗AD等。

3 与遗传学说有关的转基因AD动物模型

AD是一种多基因遗传病，与AD相关的基因包括β-APP基因、早老素-1(presenilin,PS-1)基因和早老素-2(PS-2)基因，与AD发病相关的危险因素有载脂蛋白E(apolopop roteninE, ApoE)基因和Tau蛋白基因。近年来，转基因动物研究取得了很大进展，该模型是使外源性基因在染色体基因组中表达并遗传给后代，后代动物过多表达该基因后引起AD相关的病理学改变。基于遗传背景、繁殖能力、操作难度和经济角度的考虑，目前的转基因动物多选用小鼠。

3.1转APP基因动物模型[8，9，10]

自1991年成功将淀粉样蛋白前体(beta amyloid precursor proteins，APP)基因转入小鼠后，转基因动物模型成为AD研究热点。①PDAPP小鼠，是转人类APP695swe和APP717V2F突变的PDAPP鼠，由C57BL/6鼠与DBA/2F1鼠交配产生。②Tg2576小鼠，是转人类APP695基因小鼠，存在2个位点突变:670位赖氨酸突变成天门冬酰胺和671位蛋氨酸突变成亮氨酸。③APP23小鼠，由转人类APP695基因仓鼠和APPV717I鼠交配得来。④TGCRND8小鼠，由转人类APP695鼠和APPV717F鼠交配得来，表达2个突变人类家族性ADPS1(M146L和L286V)基因。

3.2转Tau基因动物模型[11]

①转人类野生型tau基因小鼠，表达野生型tau同型体-htau40，神经纤维前缠结和过度磷酸化tau蛋白。②JNPL3小鼠，表达人类FTDP217突变tau基因(tauP301L)。③rTG4510小鼠，表达一种可抑制的人类tau的突变体，导致随年龄增大而增多的NFT、神经元丢失和严重的前脑萎缩。

3.3转Aβ与tau基因鼠[12]

随着转基因动物技术不断完善和发展，在同一转基因鼠内同时表达AD的两大特征性病理变化Aβ和NFT成为现实，转基因鼠AD模型从单转基因到双转甚至三转基因迈进，并取得显著成果。①Tg2576/tauP301L小鼠，由Tg2576小鼠和tauP301L(JNPL3)小鼠杂交而来。②APP23/tauP301L小鼠，由APP23小鼠和tauP301L(JNPL3)小鼠杂交而得。③3xTg2AD小鼠，由两种突变基因APP-Swe和tau-P301L显微注射入单转PS1M146V基因鼠纯合子的胚胎干细胞，得到的小鼠经筛选得到纯合子或杂合子。

3.4其他转基因鼠[13，14]

①转早老蛋白-1(PS-1)基因小鼠,中枢神经系统PS1主要集中在海马和皮层内。已发现至少有35种PS-1基因突变与AD有关。转PS-1基因小鼠多用于与其他转基因鼠杂交产生双转基因鼠，比较典型的转PS-1基因PS1M146V小鼠。②APP/PS-1双转基因鼠。为表达人类突变APP751(KM670/671NLandV717I)与PS-1(PS-1M146L)双转基因鼠，可作为研究AD中APP代谢紊乱非常理想的工具。③PDAPP/ApoE-/-小鼠。ApoE基因有3种等位基因ε2、ε3、ε4，分别表达ApoE2、ApoE3、ApoE4。ApoE4是AD相关联的危险因素。④APP/ABCA1-/-小鼠。过表达ABCA1的PDAPP/ABCA1双转基因鼠能够显著降低Aβ水平和老年斑沉积。⑤anti-NGF转基因鼠。由Capsoni-S等获得的一种表达中和的抗神经营养因子重组抗体的转基因小鼠，是最能反映AD病理表现的动物模型。⑥轴突运输转基因模型。

转基因动物模型针对明确的病因，成功模拟了AD病理学和行为学改变的特征，可望成为研究AD发病机制及治疗药物的理想模型。但转基因动物存在难以重复、外源性基因表达不稳定、动物繁殖能力低、抗病能力差及成本昂贵等缺点。迄今为止，尚无一种转基因动物模型能够模拟AD所有病理特征。

4 与Tau蛋白过度磷酸化有关的AD动物模型[15,16,17]

AD的另一主要病理改变是NFT，其数量与痴呆程度呈正相关。而NFT的主要成分是异常、过度磷酸化的Tau蛋白聚集形成的双螺旋丝。

冈田酸(okadaicacid,OA)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酯酶抑制剂，通过微渗透泵输送到成年绵羊侧脑室，3月后在注射部位及其周围神经细胞内出现NFT；OA大鼠侧脑室注射6周后工作记忆与参考记忆均损害。该模型主要用于研究AD的发病机制、Aβ和Tau蛋白代谢异常与AD病理的关系以及Aβ和Tau在AD病变中的相互作用。

5 与Aβ沉积有关的AD动物模型[18，19，20]

SP是AD的重要病理改变，Aβ是SP的主要成分，Aβ沉积是AD发病的中心环节。脑室内注射Aβ可引起胆碱能神经元功能丧失和学习记忆损害。利用β-AP选择性损毁海马、前脑Meynert基底核等胆碱能神经元集中的部位，制作的AD模型一度成为研究AD的主要工具。Giovannelli等给大鼠脑基底核注射Aβ1～40和Aβ25～35淀粉样多肽制作AD模型，Urani等采用脑室内连续14d单纯注射Aβ1～40，建立AD动物模型。但该模型操作难度大，注射易造成穿透性脑损害。

6 与铝中毒学说有关的AD动物模型[21]

铝可促使Aβ聚合，促进脂质过氧化，继而损伤神经细胞膜。同时铝能抑制蛋白磷酸酯酶2A和2B的活性，从而促使异常磷酸化的tau 蛋白产生并形成NFT。

以AD的铝中毒学说为基础，选用大鼠或小鼠，通过腹腔、皮下注射或灌胃给药等途径，使动物接受过量的铝而建立AD动物模型，但有证据表明铝与AD发病无关，所以现已摒弃。

7 与自身免疫有关的AD动物模型[22]

7.1实验性自动免疫痴呆模型：研究发现AD患者血清和脑脊液中含有抗胆碱能神经元抗体，提示自身抗胆碱能神经元抗体可能是引起胆碱能神经元损伤的原因之一。用电鳐中提取的胆碱能神经高分子量神经微丝蛋白免疫大鼠，动物出现学习记忆功能衰退，前脑胆碱能神经元减少。Sakic也建立了自身免疫MRL2Ipr小鼠模型。

7.2tau蛋白免疫小鼠模型：用神经性tau蛋白免疫小鼠，可诱导出AD的组织病理学特性，其血浆中可检测到抗tau抗体。

8 多因素损害的AD复合动物模型

通过综合两种或两种以上模型方法获得的一种复合模型，具备各种已有模型特点，符合AD的多因素发病机制。

8.1双因素联用诱导的AD模型

①Aβ与D-半乳糖(D-gal)联合诱导的AD模型。在腹腔注射D-gal的基础上，海马内注射Aβ获得。②氯化铝与D-gal联合诱导的AD模型。采用D-半乳糖腹腔注射和AlCl3灌胃合并制备AD模型。③Wortmannin和GF2109203X联用损害模型。同时在大鼠侧脑室或双侧海马注射wortmannin(磷脂酰肌醇3激酶抑制剂)和GF2109203X(蛋白激酶C抑制剂)，制备AD动物模型。④其他双因素联用损伤AD模型。如喹啉酸(QA)与D-gal联合诱导的AD模型、鹅膏蕈(ibotenicacid，IBO)脑内注射结合大鼠腹腔注射D-gal方式或将Aβ40和小剂量的IBO共同注入大鼠海马制作AD模型，均能较好的模拟出类似AD的部分病理变化。

8.2三因素联用损伤致AD模型

包括①东莨菪碱(SCOP)、AlCl3与D-gal联合诱导的AD模型。②IBO、D-gal联合与Aβ1-40诱导的AD模型。③Aβ1-40、AlCl3与重组人类转化生长因子β1(TGFβ1)联合诱导的AD模型。此类模型不仅加重动物的病理负担，而且制作难度大，动物存活率低，其稳定性和可重复性受到一定影响。

9 其它AD动物模型

其它AD动物模型尚有老年动物慢性脑缺血痴呆模型和持续光照模型等，可用于AD发病机制的研究、治疗药物的筛选、治疗方法的评价及非损伤性动物模型的构建。

综上所述，目前建立AD模型的方法很多，但尚无理想的、能准确全面地模拟出AD主要病理、生化及行为等全部特征的动物模型。理想的AD动物模型应具有与老年性痴呆相似的基本特征：①病理学改变如SP和NFT、大脑神经元死亡、突触丢失和反应性胶质细胞增生；②行为学改变如认知和记忆功能障碍。

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