老年性痴呆动物模型研究进展

A new target for antihepatof ibrosis:N a+/H+exchangersCHEN Hou2Chang,L IU Y ong2G ang(Dept of Pharm acology,the Fi rst M ilitary Medical U niversity,Guangz hou　510515)ABSTRACT　Na+/H+exchangers(N HE)are vital transmembrane proteins involved in multiple cellular functions including the regulation of intracellular p H, the control of cell volume and the onset of prolifera2 tion,differentiation and apoptosis of cells,hence as2 sociated with liver fibrosis due to mediating hepatic stellate cell(HSC)activation and collagen synthesis effects induced by cytokines and oxidative stress. N HE is expected to be a new important target for an2 tihepatofibrosis.KEY WORDS　Na+/H+exchanger;liver fibrosis老年性痴呆动物模型研究进展丛伟红　刘建勋(中国中医研究院西苑医院实验研究中心,北京　100091)中国图书分类号　R749116;R2332;文献标识码　A　文章编号　100121978(2003)0520497205摘要　老年性痴呆(Alzheimers disease,AD)是以老年斑和神经纤维缠结为特征的一种进行性、退行性神经系统疾病。

AD动物模型的研究可大大促进AD病因、发病机制及药物筛选的研究,是深入开展AD研究的必要条件之一。

损伤性、自然衰老动物和复合型动物模型能够复制出认知缺损等表现,但缺乏AD的特征性病变。

SAM2P/8是相对理想的模型。

转基因小鼠是目前研究的热点,为在体研究AD的特定发病基因及其代谢产物提供了新的载体。

随着AD治疗学由对症治疗转向对因治疗,AD模型也应顺应这一发展。

关键词　老年性痴呆;动物模型 21世纪,全球正逐步进入人口老龄化时代。

联合国秘书长安南指出,人口老龄化是人类面临的一场无声的革命,是人类历史上前所未有的,对任何社会都是一场重大挑战。

随着老龄人口的增加,老年性痴呆(Alzheimers disease,AD)的发病率越来越高,预计2025年全球受该病困扰的人数将达1400万[1]。

该病的防治不仅是一个重大的医学问题,同时也是一个严峻的社会问题。

老年性痴呆的病理与大脑皮质和皮质下神经细胞退化有关,以神经元纤维缠结(neurofibrillary20020320收稿,20020612修回作者简介:丛伟红,女,29岁,博士生。

Tel:01026287559926422,E2 mail:congcao123@;刘建勋,男,47岁,研究员,博士生导师。

研究方向:中药药理学tangles,N F Ts)和老年斑(senile plaques,SP)为主要特征。

对于AD这类病因不清、病理机制复杂的疾病,通过对现有动物模型的间接研究,可以探讨其病因、发病基础、病变机制,为验证有应用前景的新疗法、新药物的安全性和有效性提供临床前载体。

1　损伤性动物模型1.1　前脑胆碱能系统损伤模型　基底前脑胆碱能细胞发出的轴突广泛投射到新皮质和海马等高级脑区,这一投射与学习记忆和认知功能有着密切的联系,任何一个环节阻断或损伤都可导致动物出现认知障碍和学习记忆能力的损害。

前脑胆碱能系统损伤模型主要着眼于模拟AD的认知缺损和前脑胆碱能系统广泛的功能损害,最终导致认知和非认知过程障碍。

将兴奋性氨基酸如鹅膏蕈氨酸(ibotenic acid, IBO)、海人酸(kainic acid,KA)、使君子酸(quisqual2 ic acid,QA)和N2甲基2D2天冬氨酸(NMDA)等注入动物的基底大细胞核可建立起AD模型。

如向大鼠右侧基底核注入QA可导致胆碱能退变、强烈的神经胶质反应以及炎症反应介质(如白介素21β)浓度升高[2]。

因KA用量较大,使用KA制作AD模型易引起动物死亡,(如海马锥体细胞)的死亡。

物与学习记忆有关的行为执行神经元常与非胆碱能细胞群交叉存在,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,免疫毒素192Ig G2saporin则可选择性损害基底前脑胆碱能神经元,对该区域其它部分的神经元未发・794・中国药理学通报　Chinese Pharm acological B ulletin　2003May;19(5):497～501现损害。

将192Ig G2saporin300ng注射到大鼠的大脑中隔膜,可引起胆碱乙酰转移酶活性降低60%,并造成隔海马神经元的损害[3]。

穹窿海马伞横断术(fimbria2fornix transection)也可导致动物基底前脑中隔和斜角带出现的胆碱能和非胆碱能神经元的丢失以及海马胆碱乙酰转移酶活性降低、乙酰胆碱酯酶纤维减少[4]。

1.2　冈田酸(okadaic acid,OA)损害模型　OA可以选择性抑制丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酯酶1A和2A,引起大鼠脑内出现类似老年性痴呆病理改变的双螺旋细丝(paired helical filament,PHF)样的磷酸化tau蛋白和βA4沉积。

通过AL ZET微型渗透泵向大鼠侧脑室灌注OA[5],可在CA1区和齿状回见到双螺旋细丝2Ⅰ和APP阳性营养不良性轴突等改变。

1.3　铝损害模型　部分研究者认为[6],铝可促使Aβ聚合,刺激活性氧产生,增强脂质过氧化,继而造成神经细胞膜的损伤。

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,继而利于N F T的形成。

1.4　D2半乳糖损害模型　D2半乳糖损害模型是由我国学者首先提出的,动物表现为学习记忆力下降,皮质神经元中细胞器减少,线粒体膨胀呈空泡样变性,粗面内质网脱颗粒,蛋白质合成减少,神经元丢失,这与老年动物的表现一致。

1.5　脑缺血痴呆动物模型　人脑的供氧系统对脑功能有着重要的保护作用,缺血缺氧首先影响的是脑的正常功能,此时极易出现智能障碍。

通常老年动物脑血流量较成年动物减少20%以上,老年动物慢性脑缺血,可以产生类似老年性痴呆的病理生理改变。

结扎16月龄大鼠双侧颈总动脉同时烧灼一侧椎动脉,可造成脑长期供血不足,动物出现与AD 患者相似的行为缺失和脑组织病理生理改变[7]。

1.6　β2淀粉样肽(Aβ)损害模型　Aβ具有神经营养和神经毒性双重作用。

根据Hardy和Higgins1992年在Science上提出的ADβ2淀粉样蛋白级联反应假说,Aβ沉积导致SP、N F Ts形成、细胞死亡和血管病变,最终导致痴呆虽然AβAD的发病中的详细机制目前尚无定论,但体内、体外实验都已证实了其神经毒性作用[8,9]。

大鼠双侧海马内一次性注射Aβ25～35片段后,主动和被动回避性反射及空间分辨力降低,皮质和海马神经元减少、退变,皮质下血管淀粉样变,脑内出现纤维蛋白丝状物[10]。

1.7　秋水仙碱(colchicine,Col)损伤模型　秋水仙碱可选择性破坏海马锥体细胞和颗粒细胞,诱发神经纤维变性,导致海马胆碱乙酰转移酶活性下降,动物出现短期学习记忆障碍[11]。

2　自然衰老认知障碍动物模型衰老是AD的肯定危险因素。

随着年龄的增长,AD患病率呈增高趋势。

一般认为,85岁以前,每5岁1个年龄组患病率增加1倍。

自然衰老认知障碍动物模型神经系统的改变是自然发生的,较其他动物模型更为接近AD的真实病理改变。

除大鼠及小鼠外,其它老年动物如老年猴、兔也是可以考虑的对象。

有人在经过行为学测试的3月～7年龄兔的小脑和海马的某些脑区,发现了显著的神经元丢失和神经胶质细胞增生,但遗憾的是,即使在超过7年龄的兔的端脑神经元中未发现或很少发现Aβ沉积或异常的tau蛋白聚集[12]。

3　快速老化小鼠(senescence accelerated mouse, SAM)模型竹田俊男[13]通过对A KR/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,该家族诸多品系中的SAM2P/8和SAM2P/10表现出明显的学习记忆功能减退,处于一种低紧张、低恐怖的痴呆状态。

其中SAM2P/8具备AD的许多特征,诸如皮质萎缩、皮质和海马锥体神经细胞数目下降、PAS 阳性颗粒和Aβ样颗粒(β2CIGS)广泛沉着、脑干网状结构大细胞群背侧部出现海绵状变化、星状胶质细胞反应等。

SAM2P/10则表现出一个生命周期中脑神经元减少3516%、皮质增龄性萎缩等特征。

另外,SAM2P/8和SAM2P/10还存在神经递质、脑内葡萄糖、NO、NOS以及自由基代谢障碍等方面的病理变化。

4　复合型AD模型利用多种方法综合作用得到的复合型AD大鼠模型,可以在一定程度上模拟AD胆碱能神经功能缺损的多因素发病机制。

将Aβ(1～40或25～35)和小剂量的IBO共同注入大鼠海马,两周后除出现神经元大量丢失外,注射点附近以及包括CA1、CA2和脑回等远区出现多数神经元耗竭[14]。

5　转基因动物模型转基因动物可以在活体上研究某一特定致病基因的作用,是研究AD的独特而重要的模型,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。

现有多种转基因小鼠可表达与AD病变有关的基因如APP、APP的C末端片段、tau、PSⅠ和Ⅱ、Apo E。

5.1　APP转基因小鼠　Aβ作为APP的一个片段,与AD两大病理学特征SP和N F Ts的形成都有密・894・中国药理学通报　Chinese Pharm acological B ulletin　2003May;19(5)切关系,现在多数研究者认为,APP基因异常代谢产生Aβ是AD发病过程中的关键环节。

因此,APP 转基因小鼠常被用来研究APP的加工和代谢过程、APP和Aβ在AD过程中的可能作用途径以及从整体上阐明APP或Aβ同认知缺损之间的关系或进行治疗药物的筛选。

涉及的基因包括野生型APP、APP片段、突变型或野生型FAD APP基因。

其中, Tg(APP695SWE)2576小鼠是一种研究AD某些病变的较有价值的动物模型,这类小鼠在多种与海马功能有关的实验中表现出认知功能缺损,且呈增龄性加重的趋势。