衰老动物模型

三.D-半乳糖衰老模型
向鼠腹腔注射D-半乳糖,使机体细胞内半乳糖浓度增高。 细胞内半乳糖堆积,影响细胞的正常生理代谢,动物表现为 学习记忆力下降等衰老征象。
D-半乳糖拟衰老模拟是目前研究AD的常用工具之一,它可 以得到较为真实的病理改变。研究证实D-gal衰老模型具 有与人类自然衰老相似的生化改变、免疫功能低下、基因 表达与调控异常、细胞生长繁殖能力下降、细胞退行性改 变及认知障碍等表现。故在D-gal致衰老的基础上联用其 他药物诱导AD模型,与用青年鼠建立的化学或物理损伤AD 动物模型相比更能体现AD作为老年性疾病的特点。同时, 长期大剂量D-gal腹腔或皮下注射是目前致衰老模型中最 为常用的方法,该法具有价格便宜、耗费少、操作简便容 易、重复性和可控性好等特点
Alzheimer’s disease(AD) mouse model
Transgenic mice expressing amyloid-β (A4) precursor protein (APP)mutations and lacking inducible nitric oxide synthase 2 (NOS2; iNOS) recapitulate key features of human AD that are absent from current AD models. The mice developed β-amyloid (Aβ) deposits and two features not present in previous models: aggregates of microtubule-associated protein-t (MAPT; TAU; FTDP-17) and neuron loss. In the mice, mAbs targeting Aβ decreased Aβ deposition, TAU pathology and neuron loss and improved memory compared with no treatment.
化氢酶(catalase,CAT)含量降低,MAO含量升高,磷 酸化Tau蛋白水平明显增高。
氯化铝(AlCl3)与D-gal联合诱导的AD 模型
铝是慢性蓄积性神经毒物,与AD的发病率、死亡率有关。 铝选择性地蓄积在大脑受累及的神经元内,导致NFT和SP 生成,并与AD所致的NFT具有完全相同的免疫染色。有研 究者以AlCl3灌胃和D-gal颈部皮下注射方法复制AD小鼠模 型,造模30 d后发现模型小鼠学习记忆能力和记忆保持力明 显下降;血清胆固醇TC、TG水平显著上升,血清HDL-c水平、 血清SOD活力则显著降低;乳酸脱氢酶(LDH)的活性显著降 低,MDA活性显著升高。另有研究报道该方法运用10 d后, 模型组小鼠学习记忆能力和记忆保持力较正常对照组明显 下降。 此外,大鼠腹腔注射D-gal和皮下注射AlCl3后学习记忆能 力明显降低,脑内海马部位APP基因表达水平显著提高。 刚果红染色结果显示,模型组大鼠海马SP的数量明显增加
亚硝酸钠(NaNO2)与D-gal联合诱导 的AD模型
由于NaNO2会将正常血红蛋白变为高铁血红蛋白 而失去携氧能力,造成全身反复慢性缺氧,特别对脑 的代谢有较大影响,故有研究者以D-gal和NaNO2 腹腔注射的方式建立AD大鼠模型发现,模型鼠的 学习记忆能力显著下降。以两者联用建立的小鼠 AD模型也出现学习记忆能力下降,SOD活性降 低,MDA含量升高,且出现海马神经细胞退行性改 变和线粒体损伤。
Aβ与D-gal联合诱导的AD模型
脑内Aβ的大量聚集是AD形成的关键因素,是AD患者SP 核心成分和NFT形成的基础。在以D-gal诱导亚急性衰老 模型的基础上,脑内注射Aβ的目的在于反映AD的主要病理 特征——SP。有研究结果显示在腹腔注射D-gal的基础上, 单侧或双侧海马内注射Aβ均可导致大鼠的学习记忆减退, 其中Aβ双侧海马注射可导致大鼠海马超氧化物歧化酶 (SOD)活性降低,丙二醛( MDA)含量明显增加,神经元丢失 以及与SP构成相似的胶质细胞增生;海马CAl区线粒体结构 损伤,并且线粒体膜流动性明显低于单纯腹腔注射D-gal组 和单纯海马注射β-AP组;而Aβ单侧海马注射大鼠也表现出 Aβ沉积、神经元死亡、胶质细胞浸润,海马线粒体 Ca2+,Mg2+ATP酶、Na+,K+ATP酶、琥珀酸脱氢酶( SDH) 活性以及5-HT阳性颗粒面积密度明显降低,单胺氧化酶 (MAO)活性显著增高等。
鹅膏蕈(ibotenic acid,IBO)与D-gal联 合诱导的AD模型
该模型属同时具备衰老和胆碱能损害的AD大鼠模 型。具有神经毒作用的IBO可导致胆碱能投射系 统受损,学习记忆功能下降。
有研究以大鼠腹腔注射D-gal和脑内双侧IBO注 射方式诱导AD模型发现,大鼠学习记忆能力显著 下降,大脑皮质各区胆碱酯酶活性明显降低;脑内过氧
以D-半乳糖(D-galactose,D-gal)致衰老 为基础的AD模型
1 Aβ与D-gal联合诱导 2 鹅膏蕈(ibotenic acid,IBO)与D-gal联合诱导 3 喹啉酸(QA)与D-gal联合诱导 4 氯化铝(AlCl3)与D-gal联合诱导 5 亚硝酸钠(NaNO2)与D-gal联合诱导 6 东莨菪碱(SCOP)、AlCl3与D-gal联合诱导 7 IBO、Aβ1-40与D-gal联合诱导 8 IBO、醋酸氢化可的松龙与D-gal联合诱导
阿尔茨海默症(Alzheimer disease,AD)
阿尔茨海默症是发生在老年或老年前期的一种中枢神经系 统慢性渐进性退行性疾病,脑细胞内神经纤维缠结 (nervefiber tangles, NFT )和细胞老年斑( senileplaques, SP)以及大量神经元丢失为主要神病理特征。由于阿尔茨 海默症(AD)的发病机制至今不明,因此研究并建立可靠的 AD动物模型对于探明阿尔茨默症的病因、发病机制及防 治药物的开发与研究具有重要意义。虽然完全理想的AD 动物模型目前尚不存在,但随神经生物学和分子生物学的 进步,许多AD动物模型相继制作,并在研究中得到广泛的应 用,为理解AD的理机制和实验新的药物发挥了重要作用。 这些模型主要分为以下三种。
二.快速老化小鼠(SAM)模型
竹田俊男通过对AKR /T自然变异小鼠进行交延代培养得到 一种自然快速老化小鼠,该家族诸多品系中的SAM-P/8可 作为AD模型。SAM-P/8在2月龄就出现学习记忆功能减退, 并随着年龄的增加而加重,处于一种低紧张、低恐怖的痴 呆状态。同时SAM-P/8具备AD的多种特征,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(β-CIGS)广泛沉着。 该模型是一种比较理想的衰老模型,与自然衰老动物模型相 比,其病理特征更加明显,可广泛用于增强学习记忆功能及 促智药物的研究。
一.自然衰老认知障碍动物模型
自然衰老认知障碍动物模型通过动物本身的自然 衰老来获得的AD动物模型,包括老龄大鼠、小鼠 及猴等。这类模型的认知障碍等神经系统改变是 自然发生的,更贴近AD的真实病理生理改变。 Cummings等报道老龄狗脑中有Aβ沉淀斑块,同时 有相应的选择性的行为能力损害; Higgins等报道老龄鼠可出现Aβ沉积于前脑基底 区和记忆缺损。 但这些模型一般不出现AD的SP与NFT等特征,且 易死亡。
衰老动物模型
动物类型
☆啮齿类动物
大鼠衰老模型 小鼠衰老模型
☆鱼类动物 ☆果蝇属动物 ☆线虫（C. elegans）◆ β淀粉样蛋白(amyloid beta, Aβ) ◆辐照γ射线 ◆去除胸腺
啮齿类动物
§日本东京大学培育成功的快速老化小鼠，目前共有12个亚系。不同亚 系小鼠具有不同病理表现，其中许多具有与人类相似的病理学特征， 小鼠遗传学信息丰富，与人类遗传学特征具有相似性。
Nigrostriatal rAAV-mediated GDNF
Overexpression Induces Robust Weight Loss
in a Rat Model of Age-related Obesity
Intraventricular administration of glial cell line–derived neurotrophic factor (GDNF) in primate and humans to study Parkinson's disease (PD) has revealed the potential for GDNF to induce weight loss. Our previous data indicate that bilateral continuous hypothalamic GDNF overexpression via recombinant adeno-associated virus (rAAV) results in significant failure to gain weight in young rats and weight loss in aged rats. Based on these previous results, we hypothesized that because the nigrostriatal tract passes through the lateral hypothalamus, motor hyperactivity mediated by nigrostriatal dopamine (DA) may have been responsible for the previously observed effect on body weight. In this study, we compared bilateral injections of rAAV2/5-GDNF in hypothalamus versus substantia nigra (SN) in aged Brown-Norway X Fisher 344 rats. Nigrostriatal GDNF overexpression resulted in significantly greater weight loss than rats treated in hypothalamus. The nigral or hypothalamic GDNF-induced weight loss was unrelated to motor activity levels of the rats, though some of the weight loss could be attributed to a transient reduction in food intake.
线虫
※线虫(C. elegans)作为衰老动物模型不仅具 有可控的遗传信息，短的生命周期，快速 的繁殖能力，还是研究错折叠蛋白在老年 病发病机制中作用的最佳模型。
灵长类
＊灵长类动物具有无法比拟的优点，遗传学 上最接近人类，用其建立的衰老模型在特 征和发生机制方面能较全面的反映人类衰 老基本情况，在未来的衰老和抗衰老药物 研究中该类模型有着无限的发展前景。
鱼类
★种类： 虹鳚鱼(guppy)、斑马鱼(zebrafish)和鱼将鱼
(killifish)。 ★优点： 繁殖能力较强，生命周期较短，遗传信息较
稳定，衰老特征较明显
果蝇属
●优点：生命周期短，染色质组小，且器官 复杂，内分泌系统完整 为研究衰老遗传学和衰老机制提供良好的 动物模型，尤其应用于衰老机制的氧自由 基学说和代谢学说
东莨菪碱(SCOP)、AlCl3与D-gal联 合诱导的模型
SCOP可导致胆碱能神经系统损伤,同时表现为行 为学方面的拟痴呆行为改变。故该方法似可建立 一个集衰老、铝中毒以及胆碱能系统损害为一体 的三因素AD动物模型。有研究者在每日D-gal腹 腔注射和胃饲AlCl3水溶液连续4周的基础上于实 验观察前腹腔注射SCOP诱导AD模型发现,该模型 学习记忆能力显著下降,且其记忆损害程度依次 为:SCOP+AlCl3+D-gal组> D-gal+胃饲AICl3组> D-gal+注射SCOP组;此外,该模型鼠海马ChAT活 性明显下降,乙酰胆碱酯酶(acetylcholine esterase,AChE)活性升高,SOD活性降低。
SAMP8(prone/8)主要为中枢神经系统如皮层、海马等部位发生病理学变 化为主，是研究衰老和学习记忆功能良好的动物模型
SAMP10主要是由脑萎缩引起的衰老，是研究与衰老相关的神经元丢失 及脑萎缩发生的有益动物模型
SAMP1主要特征为免疫功能低下 SAMP2为肺部病理改变为主 SAMP3为变性性骨关节疾病 SAMP6为骨质疏松 SAMP9为白内障 SAMP11老化过程更为迅速，病理学改变主要为βAP生成和肾萎缩