阿爾茨海默病模型建立及干預(yù)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

1、阿爾茨海默病模型建立及干預(yù)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展         08-11-10 13:41:00     作者：楊開艷     編輯：studa20【關(guān)鍵詞】  阿爾茨海默病 模型 干預(yù)實(shí)驗(yàn)    阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease，AD）是一種與衰老相關(guān)，以認(rèn)知功能下降為特征的漸進(jìn)性腦退行性疾病。AD患者整個(gè)大腦彌散性萎縮并出現(xiàn)明顯的病理組織學(xué)改變老年斑和神經(jīng)纖維纏結(jié)（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(yán)重。神經(jīng)元細(xì)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(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞引發(fā)了炎性反應(yīng)，活化的膠質(zhì)細(xì)胞圍繞在斑塊周圍。由于AD是多因素引起，涉及多種病理機(jī)制的多因異質(zhì)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(dòng)物模型的建立及相關(guān)的干預(yù)實(shí)驗(yàn)作一綜述。    1   衰老動(dòng)物模型及相關(guān)干預(yù)實(shí)驗(yàn)    AD多發(fā)于老年人，衰老是AD肯

3、定的危險(xiǎn)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(chǔ)的動(dòng)物模型。    1.1   自然衰老認(rèn)知障礙動(dòng)物模型   通過動(dòng)物本身的自然衰老來獲得的AD動(dòng)物模型，包括老齡大鼠、小鼠及猴等。這類模型的認(rèn)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(shí)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(jìn)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(xué)習(xí)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(dǎo)的大、小鼠亞急性衰老模型   給藥后的動(dòng)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(xì)胞數(shù)量減少、皮質(zhì)神經(jīng)元蛋白質(zhì)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(xué)習(xí)記憶能力下降、認(rèn)知障礙、行動(dòng)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(yīng)用于老齡動(dòng)物4可通過清除自由基、增強(qiáng)超氧化物歧化酶活性來阻抑脂褐素堆積，保護(hù)模型動(dòng)物的腦細(xì)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(zhì)明顯升高，動(dòng)物認(rèn)知能力提高，認(rèn)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(chǔ)的AD動(dòng)物模型及相關(guān)干預(yù)實(shí)驗(yàn)    哺乳動(dòng)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(xué)習(xí)記憶功能的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。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(zhuǎn)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(rèn)知功能損害的程度呈正相關(guān)6，因此人們通過各種方法來破壞動(dòng)物大腦的膽堿能系統(tǒng)，促使其發(fā)生學(xué)習(xí)記憶障礙而達(dá)到制作AD動(dòng)物模型的目的。    2.1   電損毀、外科損毀   參照動(dòng)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(shù)切斷海馬穹隆傘。術(shù)后動(dòng)物出現(xiàn)了學(xué)習(xí)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(yù)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(xì)胞移植入損傷動(dòng)物的側(cè)腦室和內(nèi)側(cè)隔核，均可不同程度的保護(hù)膽堿能神經(jīng)元，改善模型動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶力8，這為干細(xì)胞技術(shù)應(yīng)用于AD治療提供了良好前景。    2.2   化學(xué)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(zhì)ChAT活性降低，但不破壞通過此區(qū)域的神經(jīng)纖維，術(shù)后海馬神經(jīng)細(xì)胞明顯減少、學(xué)習(xí)記憶能力下降。但AD神經(jīng)遞質(zhì)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(fù)制出其他遞質(zhì)

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(shí)仍需在應(yīng)用藥物種類、劑量、作用部位及時(shí)間等方面進(jìn)一步觀察。術(shù)后為動(dòng)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(zhì)和海馬結(jié)構(gòu)區(qū)乙酰膽堿含量和ChAT活性，改善模型動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶能力12。    3   以A為基礎(chǔ)的AD動(dòng)物模型及相關(guān)干預(yù)實(shí)驗(yàn)    腦內(nèi)A由淀粉樣蛋白前體物質(zhì)(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(zhì)，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(xì)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(jìn)行分解，避免了完整A序列的產(chǎn)生，且sAPP對神經(jīng)細(xì)胞可產(chǎn)生營養(yǎng)、保護(hù)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(diào)，激活膠質(zhì)細(xì)胞釋放大量炎癥介質(zhì)、氧自由基，最終導(dǎo)致廣泛的神經(jīng)元變性、凋亡、突觸缺失15。故認(rèn)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(chǔ)的模型，同時(shí)也帶來了新藥物作用的靶點(diǎn)。    3.1 

10、0; A腦內(nèi)注射模型   將A注入大鼠腦室、Meynert核、雙側(cè)海馬可建立AD模型，術(shù)后大鼠學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)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(zhì)細(xì)胞聚集包繞，出現(xiàn)免疫炎性反應(yīng)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(zhuǎn)基因動(dòng)物模型   隨著分子生物學(xué)方法及相關(guān)科學(xué)的進(jìn)步，1991年人們研究發(fā)現(xiàn)APP基因的錯(cuò)義突變會導(dǎo)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(guān)的其他3個(gè)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(zhuǎn)基因技術(shù)將與AD相關(guān)的人類突變基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物中，并使外源性基因穩(wěn)定遺傳，改變動(dòng)物遺傳學(xué)性狀來達(dá)到在動(dòng)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(zhuǎn)基因小鼠、 A和C100-4轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)性膠質(zhì)細(xì)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(guān)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?qū)胄∈笾?，此種轉(zhuǎn)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(dòng)物模型方面取得了巨大進(jìn)步，為針對老年斑和NFT方面的新藥篩選提供了良好的動(dòng)物模型。 

13、   3.3   相關(guān)干預(yù)實(shí)驗(yàn)   （1）中藥干預(yù)：野葛根可改善A腦內(nèi)注射模型大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，通過上調(diào)凋亡抑制基因Bcl-2的表達(dá)、下調(diào)促凋亡基因Bax的表達(dá),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(zhuǎn)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(yù)：非甾體抗炎藥、糖皮質(zhì)激素、雌激素應(yīng)用于A注射模型和A轉(zhuǎn)基因模型均可抑制A沉積所引發(fā)的膠質(zhì)細(xì)胞的活化及炎癥介質(zhì)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(zhì)可通過抑制炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生、異常

14、的細(xì)胞內(nèi)tau蛋白磷酸化、膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)性增生以及抑制與ApoE相關(guān)的氧化應(yīng)激和ApoE與A的結(jié)合等途徑發(fā)揮抗炎、抗氧化的作用，保護(hù)神經(jīng)元24。（3）免疫干預(yù)：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(yīng)答，不僅通過免疫產(chǎn)生了抗體，還可通過細(xì)胞免疫產(chǎn)生抗炎細(xì)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(guān)炎性反應(yīng)、小鼠認(rèn)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(diào)節(jié)A原纖維的形成和分解，用表達(dá)A肽的3-6位氨基酸序列EFRH表位的絲狀噬菌體注入動(dòng)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(gè)A蛋白來進(jìn)行免疫，安全性較好26；（4）-分泌酶、-分泌酶和-分泌酶干預(yù)：應(yīng)用-分泌酶和-分泌酶的抑制劑可抑制A產(chǎn)生，被認(rèn)為是一個(gè)理想的作用靶點(diǎn)。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(shí)，上調(diào)-分泌酶同樣可降低A的