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Technical articles帕金森病又称为震颤麻痹,是—种影响患者活动能力的中枢神经系统慢性疾病,多发生于中老年以上的人群,美国APDA称年龄小于40岁便开始患病者为年轻的帕金森病患者。
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主要临床表现为静止性震颤、肌强直和运动徐缓等。随着*人口老龄化,解决PD这一世纪顽症成为了各国学者必须面对的任务。目前对PD的研究越来越受到关注。无论研究其发病机制还是探索新的治疗方法都离不开PD动物模型。
常采用的PD动物模型大体上可以分为三类:机械损伤PD模型、神经毒素损伤模型、基于PD相关基因的基因模型。今天小欧就为大家讲解一下各自的造模方法及特点。
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1
机械损伤PD模型
研究发现机械损伤内侧前肋束(MF可以造成黑质内的DA能神经元进行性死亡。已经建立的造模方法中,MFB独突切断术应用较多。
造模机制
MFB切断术损伤模型的建立需要在大鼠脑立体定位仪上准确定住后,用特制的Scouten电线刀深入到MFB所在的部位将其切断。
造模方法
Wistar雌性大鼠,体重185-210g。常规注射水合氯醛麻醉后,置于Kopf立体定位仪上固定。切开皮肤,暴露颅骨前囟。选择部位在前囟后3.8mm,中线旁开2.4mm处打孔。将Kopf公司生产的可伸缩电线刀垂直伸入孔内达颅骨平面下8mm处,固定外套管,将电线刀的刀刃由外套管中推出2.0-3.0mm。上提电线刀约2.5mm,然后下放回原处。再重复一次,以保证MFB充分切断。然后回收刀刃,退出电线刀。缝合皮肤。
优点:成功率高,成本低;可以模拟PD模型病理变化的全过程。
缺点:术后不能准确把握损伤程度;建模模型观察的时间周期长
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2
神经毒素PD模型
01
6-OHDA模型
1968年Ungenstdet首先报道采用6-经多巴胺(6-OHDA)在大白鼠造成帕金森病动物模型.该动物旋转模型的某些特点和人类贼金森病相似。近来,人们根据6-OHDA的注射部位及注射剂量不同,来造成模拟不同阶段帕金森病的动物模型。
经6-OHDA单侧损毁制备的模型是目前使用多的PD模型之一,其病理和生化表现与人类有很多相似之处。
造模机制
6⁃OHDA不能通过血脑屏障,其结构与DA 神经递质相似,对DA 质膜转运蛋白具有高亲和力,诱导DA 神经元和去甲肾上腺素能神经元变性,通过触发氧化应激相关细胞毒性和小胶质细胞依赖性DA 神经元炎症,引起其毒性机制。
造模方法
选用8~9周、体质量200~250g雄性SD或Wistar大鼠,根据Paxinos waston图谱确定注射坐标,采用大鼠立体定位仪将6-OHDA微量注射于一侧靶部位。
优点:与人类PD病理改变相似,其药物诱发的旋转行为的量化,是评价PD药物疗效稳定可靠的指标。
缺点:不能模拟PD慢性进行性病程特点,病理方面也与人类PD有一定差异。
02
MPTP模型
1⁃甲基⁃4⁃苯基⁃1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)的毒性作用早在年青的吸毒者吸食新合成的嗨洛因而患上了严重的不可逆的PD被发现。
造模机制
MPTP是脂溶性的,可以快速通过血脑屏障,主要通过氧化损伤和抑制线粒体呼吸链复合物杀死DA神经元。这种模式再现了DA缺乏综合征,而不是DA神经元进行性变性的过程。
1、MPTP小鼠PD模型
造模方法
成年C57 black (BL)小鼠,体重25~30g,自由进食和饮水。照明昼夜交替。这些小鼠每天一次给予MPTP或生理盐水腹腔注射,共3天。MPTP溶于0.9%盐水, MPTP的剂量为30mg/kg,腹腔注射。
优点:经济方便。
缺点:PD模型在症状方面不及灵长类模型典型。
2、MPTP灵长类PD模型
造模方法
恒河猴在戊巴比妥(40mg/kg)腹腔麻醉下,切开颈部皮肤,经钝性分离暴露一侧颈总动脉。对动物行颈总动脉注射,即将新鲜配制的MPTP(Sigma)按1.0~1.5mg/kg体重溶于2mL生理盐水中,逆血流方向缓慢注入血管中。若动物在第1次手术后PD症状不明显,故分别在每隔5d后又给予第2~4次注射,直至PD症状出现。
优点:在症状及病理、生化改变上均类似人类PD,稳定可靠,对抗PD药物的反应(包括副作用)也同人类相似。
缺点:费用高、管理不便,尤其是双侧模型因进食饮水困难,常需应用抗PD药物才能保证长期存活。
03
鱼藤酮模型
鱼藤酮模型是一个复合酶Ⅰ功能受到系统性抑制、黑质纹状体多巴胺通路慢性渐进性退行性变的良好模型,与人类PD类似。
造模机制:
鱼藤酮具*的脂溶性,能快速穿透血脑屏障进入细胞,不需要特定的运载体。鱼藤酮产生的神经毒性的机制主要依赖其强效的线粒体转运复合物Ⅰ的抑制活性。
造模方法:
选Lewis大鼠,体重为300~350g,用水合氯醛(按350~400mg/kg体重的剂量)经腹腔注射麻醉。动物俯卧位,剃除背部毛发,局部皮肤消毒。将渗透微泵埋入背部皮下,从下颌角静脉插管并将插管与微泵相连接,每日按2~3mg/kg体重的剂量灌注鱼滕酮(溶于1:1的二甲亚砜/聚乙二醇溶液中),每月更换1次微泵,连用5周。可选择性引起黑质-纹状体DA系统变性,在黑质细胞内有类似Lewy小体的α-syntrclein阳性包涵体形成。行为方面有屈曲体姿、运动减少,有时伴强直、震颤。
优点:由于制备模型的神经毒素来自自然环境,其慢性暴露的制作方式能较好地模拟PD发病过程,在病理、生化、发病机制等与人类PD相似。
缺点:制作模型周期长,动物个体差异大易造成模型效果不同。
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3
PD基因模型
01
转基因模型
目前已制备成功的PD转基因模型主要有α-synuclein转基因小鼠和转基因果蝇。
高表达人类α- synuclein的转基因小鼠具有PD的部分特征,如纹状体DA神经末梢丢失,在胞浆有α-synuclein和ubiquitin阳性的包涵体形成,运动功能障碍。但小鼠包涵体与人类 Lewy小体有差别。
α- synuclein转基因果蝇具备PD的一些重要特征,包括DA能神经元缺失,神经细胞内包涵体形成,运动功能障碍等,在对了解某些新蛋白在PD发病机制中的作用有重要价值。
02
基因敲除模型
Goldberg等建立的Parkin基因敲除小鼠模型,实验动物未出现明显PD临床和病理表现,这些相对正常的表现可能是由于成长过程中因Parkin基因缺失而引起适应性改变,或许在胚胎发育成熟后再敲除Parkin基因能够导致更严重的PD表型。
Kim等建立了DJ-1基因敲除小鼠,DJ-1基因已被证明其基因上位点突变可引起早起常染色体隐形PD,此模型小鼠上已具有与MPTP介导的纹状体去神经化和DA能神经元损失相似的特征。