帕金森病实验动物模型研究进展 模型优势

1、收稿日期 :2007212214; 修订日期 :2008202218作者简介 :王涛 (19802 , 男 , 辽宁省人 , 在读博士。左萍萍 (19502 , 女 , 湖南省人 , 博士 , 研究员 , 博士生导师 , 主要从事神经药理学研究。通讯地址 :中国医学科学院基础医学研究 所 , 北京 100005。 联系电话 :(010 65296404。 E 2mail :zuopp 1261com 。 (通讯作者 帕金森病实验动物模型研究进展王 涛 , 左萍萍(中国医学科学院 基础医学研究所 , 北京 100005摘要 : 帕金森病 (PD 是一种进行性神经退行性病变 , 其主要特征为黑质纹

2、状体通路的多巴胺能神经元发生变 性坏死 。 尽管以改善 PD 症状为主的现代医疗方法取得了很大进步 , 但大多数患者最终还是走向衰弱和残疾 。 因此 , 为了更好地了解 PD 的病理机制和寻求更有效的治疗方法 ,PD 相关动物模型的制作很重要 。 此文综述了 目前常见的 PD 动物模型并探讨了其各自的应用价值 。 关键词 :帕金森病 ; 动物模型 ; 纹状体 ; 黑质 ; 多巴胺中图分类号 :R74215 文献标识码 :A 文章编号 :100622963(2008 0620455203 帕金森病 (PD 是老年人常见的进行性中枢神 经系统退行性疾病 , 其临床表现为静止性震颤 、 肌 强直 、

3、 运动迟缓 、 体位不平衡及步态紊乱 。此病主 要病理特征为黑质多巴胺 (DA 能神经元缺失及胞 质内包涵体 2路易小体 (Lewy body 出现 PD 主要发病机制不明 , 病程进展 , 会出现 。为了更深 入地进行 PD 病因学及治疗方法研究 , 此文综述了 近年 PD 实验动物模型研究进展并评价其优缺点 。 1 神经毒素 PD 模型111 12甲基 242苯基 21,2,3,62四氢吡啶 (MPTP 模型 M P TP 有高度脂溶性并易透过血 2脑脊液屏障 , 进入脑内后可在胶质细胞单胺氧化酶 B 作用 下转化为甲基 2苯基吡啶离子 (M PP + , M PP +被 DA 转运体主动

4、摄取到 DA 能神经元线粒体内 , 进而抑制线粒体复合物 I 活性 , 导致 DA 能神经元变 性 、 死亡 。 M P TP 毒性作用存在种属差异 , 人和灵 长类动物最为敏感 , 小鼠次之 , 而大鼠 、 豚鼠对其耐 受性较高 。11111 灵长类模型 1:成年恒河猴麻醉后 , 第 1周 经隐静脉注射小剂量 M P TP 1次 (按体质量 0103mg/kg , 第 212周每周给药 1次 (按体质量 01301967mg/kg 用以制作慢性中重度 PD 模型 。11112 小鼠模型 2:一般选用 1012周 、 体质量 2530g 成年 C57/BL6(mg/kg 腹腔 P d , 2h

5、 和慢 kg 腹腔注射 M P TP ,1, 5d 。 11113 大鼠模型 3:选用 280320g 雄性 Wistar 大鼠 , 根据 Paxinos Wat son 图谱确定双侧黑质坐 标 , 采用大鼠立体定位仪将 M P TP 溶液微量注射 于两侧靶部位 。 利用 M P TP 制作的灵长类 PD 模型 , 在症状 、 病理及生化方面均与人类 PD 疾病表征相似且症 状稳定 , 对治疗 PD 药物的反应 (包括不良反应 也 同人类相同 , 是目前最合适的实验动物 PD 模型之 一 , 已被广泛用于 PD 发病机制 、 诊断及治疗方面 研究 。 灵长类 PD 模型可稳定 79个月 , 但

6、模型 制作周期较长 , 因而部分限制了其应用 。 M P TP 诱导的小鼠模型在各方面均不及灵长类模型经典 , 其病变通常是急性且可逆的 , 无法完全模拟 PD 缓 慢进展的发病特点 , 但因经济 、 方便而常被采用 。 112 62羟多巴胺 (62hydroxydopamine , 62O H DA 模型 神经毒素 62O HDA 是第一个被用来选择 性诱导 DA 能神经元死亡的化合物 , 它可通过介 导细胞氧化应激等反应致黑质细胞死亡 , 最终引发 黑质 2纹状体 通路 功能 减 退 并 产 生 类 PD 症 状 。 大鼠模型制作方法 :选用 89周 、 体质量 200554250g 雄

7、性 SD 或 Wistar 大鼠 , 根 据 Paxino s Wat son 图谱确定注射坐标 , 采用大鼠立体定位仪 将 62O HDA 微量注射于一侧靶部位 。 经 62O HDA 单侧损毁制备的模型是目前使用 最多的 PD 模型之一 , 其病理和生化表现与人类 PD 有很多相似之处 , 如黑质 DA 能神经元变性死 亡 , 胶质细胞增生 , 黑质和纹状体酪氨酸羟化酶 (tyro sine hydroxylase , T H 活性及 DA 含量降低 等 。 单侧纹状体注射 62O HDA 致 PD 模型不仅可 通过阿扑吗啡或苯丙胺诱发的模型动物旋转行为 使其损伤量化 , 还为药物干预提供

8、了一个较长的时 间窗 , 增加了筛选抗 PD 药物的机会 。113 鱼藤酮模型 鱼藤酮是一种天然有机杀虫 剂 , 可选择性抑制细胞内线粒体复合物 , 造成线 粒体功能障碍及能量供给不足并产生大量氧自由 基 , 使对氧化应激具高敏感性的黑质 2纹状体 DA 系统变性损伤 。 模型制作方法 :选择体质量 300350g Lewis 大鼠 , ,23mg/ 1/ 5 , 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 、 行为改变等方面均能较好 地模拟人类 PD 的相关特征 。此模型可产生类似 Lewy 小体的 2synuclein 阳性包涵体 , 已成为研究

9、 Lewy 小体形成的分子机制的有效工具 。其缺点 是制作模型周期长 , 动物个体差异大易造成模型效 果不同 。114 除草剂模型 除草剂百草枯 (paraquat 结构 与 M PP +相似 , 也是线粒体复合物 抑制剂 , 但作 用机制与 M PP +不同 4。 另一种除草剂 maneb 可 增强 MP TP 毒性 , 与百草枯合用具协同作用 。 制作方法 :选 6周龄 C57/BL6小鼠 , 分别按体 质量 8mg/kg 和 24mg/kg 将百草枯和 maneb 经 腹腔注入小鼠体内 , 每周各 2次 , 连续 6周 。 此模型可模拟 PD 病理和行为方面的部分改 变 , 在研究环境因

10、素与 PD 发病机制相互关系上有 一定价值 。 因其除草剂暴露方式与实际环境因素 作用方式仍有差距 , 故各方面特性尚待研究 5。 115 脂多糖 (lipopolysaccharide ,LPS 模型 L PS 是一种强力炎症反应诱导剂 , 可激活小胶质细胞 。 活化的小胶质细胞可释放大量促炎细胞因子和氧 自由基 , 诱导 DA 能神经元损伤 、 凋亡 。 制作方法 :选 3月龄雄性 SD 大鼠 , 麻醉后以 颅平位固定于立体定位仪上 , 根据 Paxino s Wat 2 so n 图谱确定注射位点坐标 6(共 4点 , 双侧各 2点 将 L PS 微量注射于两侧的靶部位 。 L PS 模

11、型的注射部位可以是黑质或纹状体 。 其诱导的 DA 能神经元毒性作用呈时间依赖性 。 与其他模型相比 , 此模型是研究小胶质细胞介导的 炎症反应对 PD 发病机制影响的理想模型 , 缺点是 造模周期较长 。2 遗传基因模型 大多数 PD 病例为散发 , 其发生有 5%与基因 突变有关 。 一些表达与 PD 发病有关的野生或突 变基因的转基因动物 , 可用于 PD机制 、 。 211PD , 2synuclein 。 , 包括出现与年龄相 T H +神经元缺失 , 神经细胞内含类 Lewy 小 体的包涵体出现 , 与年龄相关的运动功能障碍等 。 这一模型可用来研究某些未知蛋白在 PD 发病机 制

12、中的作用 。 Masliah 等建立的过表达人类野生型 2synu 2 clein 转基因小鼠 , 具有 PD 部分特征 , 如细胞胞质 和核内与 2synuclein 、 ubiquitin 相关的微包涵体 形成 , 纹状体内 T H 活性减低及运动行为障碍等 。 与人类 PD 不同的是 , 黑质内 DA 能神经元无变性 缺失 。 野生型和突变型 2synuclein 转基因小鼠具 有相似的病理改变 。212 基因敲除模型 G oldberg 等 7建立的 Par 2 kin 基因敲除小鼠模型 , 实验动物未出现明显的 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 P

13、arkin 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 。 K im 等 8建立了 DJ 21基因敲除小鼠 ,DJ 21基 因已被证明其基因上位点突变可引起早期常染色 体隐形 PD , 此模型小鼠上已具有与 M P TP 介导的 纹状体去神经化和 DA 能神经元损失相似的特征 。 G iuseppe Battaglia 等 9首次证明了在转谷氨 酰胺酶 2(Transglutaminase2, T G2 基因敲除小鼠 整个前脑和纹状体中因 T G2基因缺失 , 导致其线 粒体复合物 活性降低同时伴复合物 活性增高 。 6 5 4

14、此模型为研究在 PD 发病机制中 T G 家族的作用 打下了基础 。3 展望 除 上 述 模 型 , McNaught 等 10还 建 立 了 Epoxomicin PD 动物模型 。 Epoxomicin 为一种蛋 白酶体抑制剂 , 此模型为研究人类 PD 相关的运动 障碍和病理病因学提供了一个很有价值的平台 。 目前 , 在常染色体显性 PD 家族患者脑内发现的高 表达突变的亮氨酸丰富区重复激酶 2(leucine 2rich repeat kinase 2, L RR K2 在 PD 发病过程中可能 具重要作用 , 为建立新的基因模型提供了理论基 础 。 此外 , 采用细菌人工染色体 (

15、bacterial artificial chromo some , BAC 技术介导 2synuclein 转基因 鼠模型也将成为今后研究 PD 致病机制的有力工 具 。 尽管目前尚无完全理想的 PD 模型 , 但随着 PD 分子发病机制研究的逐步深入 , 相信 PD 模型的建立将更日臻完善 。参考文献 :1Hallett PJ , J M 1delta opioid receptor binding in models of Parkinson s disease and dyskinesiaJ1Mov Disord , 2007,22(1 :282401 2Emborg M E 1Eva

16、luation of animal models of Parkin 2 son s disease for neuroprotective strategies J 1J Neurosci Methods , 2004,139(2 :121214313Reksidler AB , Lima MM , Zanata SM , et al 1The COX 22inhibitor parecoxib produces neuroprotective effects in MPTP 2lesioned rats J1Eur J Pharmacol ,2007,560(223 :163217514R

17、ichardson J R , Quan Y , Sherer TB , et al 1Paraquat neurotoxicity is distinct f rom that of MPTP and rote 2 noneJ1Toxicol Sci , 2005, 8(1 :193220115Li X , Matsumoto K , Murakami Y , et al 1Neuropro 2 tective effects of Polygonum multiflorum on nigrostri 2 atal dopaminergic degeneration induced by p

18、araquat and maneb in mice J 1Pharmacol Biochem Behav , 2005, 82(2 :345235216Hunter RL , Dragicevic N , Seifert K , et al 1Inflamma 2 tion induces mitochondrial dysf unction and dopaminer 2 gic neurodegeneration in the nigrostriatal systemJ1J Neurochem , 2007,100(5 oldberg MS , Fleming

19、SM , Palacino JJ , et al 1Par 2 kin 2deficient mice exhibit nigrostriatal deficits but not loss of dopaminergic neuronsJ1J Biol Chem , 2003, 278(44 :4362824363518Kim R , Smith , et al 1Hypersensi 2 121242phenyl 21,2, 3MPTP and oxidative stress JAcad Sci U S A , 2005, 102(14 :52152 522019Battaglia G

20、, Farrace M G , Mastroberardino P G , et al 1 Transglutaminase 2ablation leads to defective f unction of mitochondrial respiratory complex I affecting neuro 2 nal vulnerability in experimental models of extrapyra 2 midal disorders J1J Neurochem , 2007, 100(1 :362 49110McNaught KS , Perl DP , Brownell AL , et al 1Sys 2 temic exposure to proteasome inhibitors causes a pro 2 gressive model of Parkinson s disease J1Ann Neu 2 rol , 2004,56(1 :14921621 (上接第页 454412 m/s , 故由 N60测定的传导速度明显降低的主 要原因可能是腕横韧带严重受压迫 , 导致快速神经 纤维局部脱髓鞘变 , 轴索内轴浆阻力增高 , 流速减 慢 , 从而导致电位发生延迟 。 此组患者诱发出的中潜伏期 SEP 具有一定应