神經(jīng)毒素誘導(dǎo)帕金森病動(dòng)物模型的概述

史肖錦,屈洪黨.蚌埠醫(yī)學(xué)院，安徽蚌埠　33000；.蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，安徽蚌埠　33000

神經(jīng)毒素誘導(dǎo)帕金森病動(dòng)物模型的概述

史肖錦1,屈洪黨2
1.蚌埠醫(yī)學(xué)院，安徽蚌埠233000；2.蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，安徽蚌埠233000

[摘要]帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，其主要的病理改變?yōu)楹谫|(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的進(jìn)行性丟失、紋狀體多巴胺的耗竭和殘留的神經(jīng)元胞漿中路易小體的形成，但其確切病因仍未明確。目前對(duì)帕金森病病因和病理生理機(jī)制的認(rèn)知，主要來(lái)源于對(duì)PD動(dòng)物模型的深入研究。為進(jìn)一步研究PD，該文對(duì)目前常用的神經(jīng)毒素誘導(dǎo)的PD動(dòng)物模型進(jìn)行概述,為相關(guān)研究者選擇合適的動(dòng)物模型提供一定依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]帕金森?。粍?dòng)物模型；6-OHDA；MPTP；魚(yú)藤酮；脂多糖

帕金森病是一種常見(jiàn)的慢性進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，主要影響55歲以上的老年人群[1]，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。其主要的病理變化為黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的丟失和路易小體（Lewy body）沉積。它的確切病因仍未明確，目前的治療主要是改善帕金森病人的運(yùn)動(dòng)癥狀。但典型的PD只有當(dāng)黑質(zhì)致密部超過(guò)50%的多巴胺神經(jīng)遞質(zhì)退化時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)癥狀[2]。最近的研究假設(shè)PD的發(fā)病機(jī)制可能涉及到多個(gè)起因，而不僅是一個(gè)因素[3]。經(jīng)典的PD動(dòng)物模型為神經(jīng)毒素模型，主要針對(duì)多巴胺信號(hào)，導(dǎo)致選擇性黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元變性，模擬PD大部分的病理和表型特征，治療目標(biāo)為恢復(fù)有效的多巴胺功能而緩解癥狀。小鼠是一種小哺乳類(lèi)動(dòng)物，具有基底神經(jīng)節(jié)結(jié)構(gòu)與功能，類(lèi)似于人類(lèi)大腦的同源結(jié)構(gòu)。該文主要介紹常用的PD小鼠模型的特異性和局限性，使PD研究者根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體目的選擇合適的PD動(dòng)物模型。

16-羥基多巴（6-hydroxydopamine，6-OHDA）模型

1968年Ungerstedt應(yīng)用6-OHDA首次成功的誘導(dǎo)出PD動(dòng)物模型，6-OHDA與兒茶酚胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)相近，在細(xì)胞外通過(guò)細(xì)胞表達(dá)被DA和/或去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運(yùn)體所識(shí)別，轉(zhuǎn)運(yùn)至DA神經(jīng)元聚集在線(xiàn)粒體內(nèi)，通過(guò)抑制線(xiàn)粒體復(fù)合酶I和IV阻斷電子傳遞鏈，增加氧化應(yīng)激，導(dǎo)致多巴胺神經(jīng)元的變性。是否會(huì)導(dǎo)致大量多巴胺紋狀體通路病變及紋狀體DA的顯著下降，取決于6-OHDA的注射劑量[4]。它不能通過(guò)血腦屏障（the blood brain barrier，BBB)，需利用立體定位儀定位注射入動(dòng)物腦黑質(zhì)致密部（Substantia Nigra Pars Compacta,SNpc）或前腦內(nèi)側(cè)束(the medial forebrain bundle ,MFB)或紋狀體。SNpc或MFB定點(diǎn)注射12 h后即出現(xiàn)約90%的多巴胺細(xì)胞丟失，稱(chēng)為“急性完全損毀”模型，注射后需給予相關(guān)的支持護(hù)理，否則易死于不能取食和渴感缺乏等并發(fā)癥[5]。紋狀體定點(diǎn)注射使黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元進(jìn)行性丟失，比SNpc或MFB定點(diǎn)注射病變過(guò)程緩慢而溫和，更符合PD的進(jìn)行性發(fā)病過(guò)程[6]。

6-OHDA模型的優(yōu)勢(shì)為僅誘導(dǎo)一側(cè)大腦半球的神經(jīng)變性，致對(duì)側(cè)身體的行為學(xué)癥狀，可更好的評(píng)估其運(yùn)動(dòng)障礙及藥物治療效果。其缺點(diǎn)是小鼠死亡率較高，且沒(méi)有路易小體的沉積，不能模擬PD的發(fā)病機(jī)制，因此被看作是一個(gè)人工的急性黑質(zhì)紋狀體損害模型。

2MPTP（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine）模型

MPTP在1980s因?qū)е氯祟?lèi)PD而被認(rèn)知，很快被用來(lái)誘導(dǎo)PD動(dòng)物模型。它為高親脂性化合物，能有效的透過(guò)BBB，主要被小膠質(zhì)細(xì)胞識(shí)別，被單胺氧化酶氧化成MPDP+,隨后自氧化成毒素MPP+。在細(xì)胞外通過(guò)多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（DAT）被DA神經(jīng)元攝取，MPP+阻斷神經(jīng)元線(xiàn)粒體復(fù)合酶I的活性，大幅度增加氧化應(yīng)激的水平。MPP+可在12～72 h之內(nèi)導(dǎo)致紋狀體多巴胺水平下降，并逐漸導(dǎo)致SNps多巴胺神經(jīng)元的死亡。MPTP主要采用腹腔內(nèi)注射或皮下注射的全身給藥方式，可建立大劑量一次注射的急性PD模型和小劑量長(zhǎng)期注射的慢性PD模型。一般首選慢性或亞急性模型，因急性模型死亡率較高，且癥狀主要由紋狀體DA水平和酪氨酸羥化酶下降所致，可自發(fā)的恢復(fù)至正常，行為學(xué)持續(xù)時(shí)間較短。而小劑量MPTP誘導(dǎo)的慢性模型，2周后開(kāi)始出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)遲緩癥狀，并可持續(xù)至6個(gè)月，其行為學(xué)表現(xiàn)更加明顯和穩(wěn)定，有時(shí)可在細(xì)胞內(nèi)形成α-突觸核蛋白的包含物[7]。

MPTP模型是最常用的PD模型，MPTP模型不僅能復(fù)制PD的行為學(xué)癥狀，且準(zhǔn)確的模擬黑質(zhì)紋狀體系統(tǒng)的退行性變。另外MPTP模型可影響腸道DA神經(jīng)系統(tǒng)致結(jié)腸蠕動(dòng)障礙，消化功能障礙是PD病人早期的主要癥狀。最后MPTP模型對(duì)于研究PD線(xiàn)粒體功能障礙的實(shí)驗(yàn)也較價(jià)值。但MPTP急性模型具有比較高的死亡率和可變，其急性退行性變也不能模擬PD病因的復(fù)雜性和多變性。

3　魚(yú)藤酮模型

流行病學(xué)證據(jù)表明暴露于殺蟲(chóng)劑可增加PD的患病風(fēng)險(xiǎn)，故使用農(nóng)藥誘導(dǎo)PD動(dòng)物模型引起大家關(guān)注。最引起關(guān)注的是魚(yú)藤酮，它是一種天然的殺蟲(chóng)劑，可通過(guò)靜脈、皮下、腹腔注射或口服等方式給藥。它是一種高親脂性化合物，可通過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦內(nèi),抑制線(xiàn)粒體復(fù)合酶I的活性，降低谷胱甘肽的水平，產(chǎn)生大量的活性氧，并可間接抑制泛素系統(tǒng)[8]。魚(yú)藤酮對(duì)小鼠多巴胺系統(tǒng)相當(dāng)溫和，一般SNpc多巴胺細(xì)胞丟失不超過(guò)45%[9]，低于出現(xiàn)人類(lèi)PD癥狀的閾值，但魚(yú)藤酮小鼠模型可出現(xiàn)行為學(xué)癥狀。Hoglinger[10]認(rèn)為這不僅是多巴胺系統(tǒng)退行性變的原因，與魚(yú)藤酮影響紋狀體5-TH神經(jīng)元、cAMP調(diào)節(jié)的磷蛋白和藍(lán)斑也有關(guān)系。魚(yú)藤酮模型最大的缺點(diǎn)是其全身性毒性作用，主要影響心血管系統(tǒng)。其主要的優(yōu)勢(shì)為黑質(zhì)紋狀體通路及腸道神經(jīng)元均出現(xiàn)路易小體[11]，故魚(yú)藤酮模型可以成為研究PD早期階段周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)病理的模型。

4　神經(jīng)炎癥模型

炎癥最近成為PD發(fā)病機(jī)制的重要因素，當(dāng)前使用的所有神經(jīng)毒素均可誘導(dǎo)黒質(zhì)紋狀體束均出現(xiàn)神經(jīng)炎癥反應(yīng)。為了模擬這方面的PD模型，可以選擇注射脂多（lipopolysaccharide，LPS)。它是一種內(nèi)毒素，可全身或定點(diǎn)注射給藥，通過(guò)小膠質(zhì)細(xì)胞活化和細(xì)胞毒性分子釋放，誘導(dǎo)黑質(zhì)紋狀體通路急性損害和類(lèi)帕金森病癥狀。Hunter等人[12]將LPS注入小鼠紋狀體，誘導(dǎo)黒質(zhì)紋狀體通路進(jìn)行性退變，4周后注入SNps 41%的細(xì)胞丟失，而紋狀體DA水平降低42%。LPS模型適用于PD炎癥機(jī)制的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，但它缺乏基底神經(jīng)節(jié)之外的癥狀和急性自然的誘導(dǎo)變性。

5　結(jié)語(yǔ)

神經(jīng)毒素PD模型是經(jīng)典的動(dòng)物模型，然而他們僅出現(xiàn)局限的生化反應(yīng)而無(wú)明顯的PD病理學(xué)改變，且其作用是短暫的，通常僅用于測(cè)試藥物的治療效果。因此模擬出一個(gè)具有所有病理和表型特征的動(dòng)物模型，是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。隨著PD“基因時(shí)代”的來(lái)臨，基因模型更貼切的復(fù)制PD的發(fā)病過(guò)程，雖然基因模型未證實(shí)是否復(fù)制PD的大部分的主要特征，但其為研究PD的病因及驗(yàn)證PD修飾治療方法的研究者提供了補(bǔ)充性的選擇。

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Overview of Neurotoxin Induced Animal Models of Parkinson's Disease

SHI Xiao-jin1,QU Hong-dang2
1.Bengbu Medical College, Bengbu, Anhui Province, 233000 China; 2.Department of internal medicine neurology, the First Affiliated Hospital of Bengbu Medical College, Bengbu, Anhui Province, 233000 China

[Abstract]Parkinson's disease (PD) is a common neurodegenerative disease, the main pathological is progressive losing of dopaminergic neurons, depletion of striatal dopamine and formation of Lewy bodies in residual neuronal cytoplasm, but the exact cause is not clear. At present, the etiology and pathophysiology of Parkinson's disease are mainly derived from the PD animal model. For further study of PD, the paper aims to survey the animal model of PD induced by neurotoxin, and the purpose is to provide the basis of selecting suitable animal model.

[Key words]Parkinson's disease; Animal models; 6-OHDA; MPTP; Rotenone; LPS

[中圖分類(lèi)號(hào)]R4

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1674-0742（2015）07（c）－0197-02

[作者簡(jiǎn)介]史肖錦（1988.8-），女，安徽宿州人，碩士在讀，醫(yī)師，研究方向：神經(jīng)病學(xué)。

[通訊作者]屈洪黨(1963.7-),男,安徽太和人，本科，主任醫(yī)師，研究方向：神經(jīng)病學(xué)。

收稿日期：（2015-04-26）