衰老動物模型的建立及評估

1、衰老動物模型的建立及評估1衰老學(xué)說與衰老動物模型的造模機(jī)制1.1自由基氧化應(yīng)激學(xué)說該學(xué)說于上世紀(jì)50年代由Harman首次提出。該學(xué)說提出，在人體 代謝過程中會產(chǎn)生不穩(wěn)定的自由基，當(dāng)機(jī)體年齡增加時，自由基產(chǎn)生增多， 清除能力下降，造成自由基在機(jī)體過量堆積。過量的自由基對細(xì)胞和結(jié)締 組織產(chǎn)生有害攻擊，導(dǎo)致細(xì)胞損傷、組織器官功能紊亂，從而引起衰老1。1.2線粒體DNA損傷學(xué)說Miquel于1980年提出該學(xué)說，認(rèn)為DNA損傷是細(xì)胞衰老與損傷的 基礎(chǔ)2。DNA由于本身結(jié)構(gòu)特點，易被自由基等多種有害物質(zhì)的襲擊，致 使其產(chǎn)生突變，從而引起衰老和相關(guān)的機(jī)體功 能減退。1.3內(nèi)分泌功能減退學(xué)說神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)

2、在維持機(jī)體正常功能中有著重要的作用。該學(xué)說認(rèn)為，隨著機(jī)體年齡增長，內(nèi)分泌系統(tǒng)地分泌、調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)紊亂，機(jī) 體靶器官對于內(nèi)分泌物質(zhì)的反應(yīng)性發(fā)生改變，從而產(chǎn)生生理機(jī)能的紊亂3。1.4免疫功能退化學(xué)說正常機(jī)體的免疫功能，能夠識別異體抗原，而對自身的細(xì)胞、組織 和器官不產(chǎn)生反應(yīng)。當(dāng)機(jī)體的年齡逐漸增加，機(jī)體免疫功能逐漸下降， 無法有效的清楚外源性抗原或內(nèi)源性異常抗原如突變的腫瘤細(xì)胞。該學(xué)說認(rèn)為，糖基化造成的蛋白質(zhì)交聯(lián)損傷能夠造成結(jié)構(gòu)蛋白的硬化和多種功能酶的功能下降，引起機(jī)體代謝水平降低、DNA損傷加劇、內(nèi) 環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞等老化過程，是衰老發(fā)生中的重要原 因。2自發(fā)性衰老動物模型2.1自然衰老動物模型自然衰

3、老動物模型在生理變化上與人類的自然衰老過程最為相近。目 前該模型以哺乳動物為主，最常使用的是大鼠與小鼠，因其價格低廉、壽 命短且飼養(yǎng)成本低。常用的衰老模型動物年齡為：大鼠衰老早期21-26月 齡，衰老晚期30-32月齡；小鼠12-24月齡3。該模型在應(yīng)用中面臨的 主要問題是飼養(yǎng)時間長和價格昂貴，且難以保證動物批次相同，影響實驗 可靠性。2.2 快速老化小鼠(sensecence accelerated mouse，SAM)模型 該小鼠衰老模型由日本東京大學(xué)研究人員經(jīng)過20多年培育成功的近 交系小鼠群，該種小鼠壽命較短，約為1年左右。該模型目前有12個亞 系，每個亞系有特定的病理表現(xiàn)型，其中許多

4、與人類衰老具有相似的病理 特征。如隨著年齡的增長，快速衰老小鼠P系1代(SAMP1特征表現(xiàn)為 免疫功能低下，SAMP2明市部病理改變?yōu)橹?，SAMP特征病理改變?yōu)樽冃怨顷P(guān)節(jié)疾病，SAMP6表現(xiàn) 為骨質(zhì)疏松和主動脈形態(tài)結(jié)構(gòu)異常，SAMP8在衰老過程中伴有學(xué)習(xí)記憶能力下降，是研究老年性癡呆等疾病的理想模型，SAMP特征 表現(xiàn)為白內(nèi)障，SAMP10在衰老的同時伴有腦萎縮相關(guān)的學(xué)習(xí)記憶和情感障礙，SAMP1的老化過程更為迅速，伴有b -淀粉樣蛋白沉積和腎萎縮。2.3小型魚類衰老模型近年來，國內(nèi)外研究人員通過研究一些小型魚 類的老年學(xué)特征，構(gòu)建了小型魚類衰老模型。目前已經(jīng)建立的品種包括孔雀魚、斑馬魚 和？

5、魚。該模型最大的缺點在于魚類與人類的身體構(gòu)造和遺傳學(xué)有一定差 距，無法很好地模擬人類衰老相關(guān)疾病，也因此主要用于探索衰老機(jī)制。2.4果蠅衰老模型果蠅由于飼養(yǎng)成本低、繁殖快，現(xiàn)在作為衰老模型被廣泛用于衰老 遺傳學(xué)和衰老機(jī)制的研究。2.5其他自發(fā)性衰老模型除了上述動物，犬類、靈長類、線蟲等多種 動物也被用于制造自發(fā)性衰老模型。其中靈長類動物由于在遺傳學(xué)上與人類最為相近，用 其建造的模型最能全面反映人類衰老的機(jī)制和病理變化。但其應(yīng)用也因成 本過高、倫理問題等受到限制。3誘發(fā)性衰老動物模型3.1 D-半乳糖誘發(fā)亞急性衰老模型在一定時間內(nèi)，連續(xù)給動物注射大劑量的D-半乳糖，使動物體內(nèi)的D-半乳糖濃度增高

6、。但目前對于造模使用的D-半乳糖劑量、注射時間及衰老發(fā)生的判斷尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上影響了其應(yīng) 用。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，進(jìn)入體內(nèi)后產(chǎn)生自由基，使細(xì)胞膜上的不飽 和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化作用，通過自由基損傷機(jī)制誘發(fā)衰老。臭氧致衰 老的動物在行為學(xué)、形態(tài)學(xué)以及DNA損傷表現(xiàn)方面與自然衰老模型動物 相似。丫射線輻射誘發(fā)衰老模型該模型使用大鼠，輻射的吸收劑量為3Gy較為合適，輻射面積為25X 25cm2輻射源距動物高度為80cm,每次輻照時間為4分鐘53秒，連續(xù)輻 照5天能夠快速有效地建立衰老動物模型。但由于需要放射性射線，對設(shè) 備及環(huán)境要求高。B -淀粉樣蛋白誘發(fā)衰老模型B -淀粉樣蛋白是老年性癡呆

7、患者大腦中出現(xiàn)的特征性蛋白，并且與AD的病理形成過程模切相關(guān)。B -淀粉樣蛋白注射動物，能夠 引起在動物腦部的聚集與沉淀，引起小膠質(zhì)細(xì)胞的炎性反應(yīng)，并產(chǎn)生神經(jīng) 毒性作用。3.5氯化鋁誘發(fā)急性衰老模型鋁是公認(rèn)的損傷大腦、能引起老年性 癡呆的重要因素之一。將氯化鋁注射入大腦后，能夠使神經(jīng)元纖維形成異常的T形結(jié)構(gòu)，相互糾 纏；并促進(jìn)腦細(xì)胞產(chǎn)生淀粉樣前體蛋白而形成老年斑。因此，該模型是目 前公認(rèn)的老年性癡呆的病理模型。4轉(zhuǎn)基因衰老動物模型隨著人類基因工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，對基因在衰老與疾病中作用的 了解不斷深入，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也被用到了衰老動物模型制造中。APP?；蛐∈笠驍y帶了不同編碼淀粉前體蛋白的突變基因，并在小鼠大腦中表達(dá)， 可用于研究老年性癡呆和淀粉樣蛋白沉積的病理變化。CRH基因敲除小鼠 的前皮質(zhì)甾酮基因序列被全部刪除，在飲食限制下，血漿皮質(zhì)甾酮的水平 無法增加，可用于研究衰老過程中糖皮質(zhì)激素的作用。隨著越來越多的基 因被發(fā)現(xiàn)在衰老或衰老相關(guān)疾病中產(chǎn)生重要作用，多種?；騽游锞勺?為衰老動物模型。綜上所述，衰老動物模型種類雖然眾多，但各自有自己的特點和不 足，并且尚沒有一種衰老動物模