魚藤酮致帕金森病動物模型研究進(jìn)展?

唐慧玲 張 平

1 南華大學(xué)，湖南省衡陽市 421001； 2 南華大學(xué)附屬南華醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

帕金森病是繼阿爾茨海默病后第二常見的神經(jīng)退行性疾病。其發(fā)病很少發(fā)生在50歲之前，發(fā)病率的急劇增加發(fā)生在60歲之后。在60歲以上的人群中受帕金森病的影響為1%～2%，男性的患病率高于女性。最重要的是，這是一種漸進(jìn)性疾病，它導(dǎo)致帕金森病病人的生活質(zhì)量不斷惡化。因此，帕金森病給國家造成社會和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。帕金森病的病理特征是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的包裹體Lewy小體和營養(yǎng)障礙性神經(jīng)突,主要是由突觸前蛋白α-突觸核蛋白錯誤折疊和聚集及黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元丟失引起。黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元的丟失導(dǎo)致背側(cè)紋狀體突觸末端的多巴胺水平顯著降低,最終導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體通路的缺失。紋狀體多巴胺的減少會引發(fā)一系列的運(yùn)動癥狀，包括運(yùn)動遲緩、靜止性震顫、姿勢障礙和僵直，這些都是帕金森病運(yùn)動障礙的共同特征[2]。本文結(jié)合目前已有的文獻(xiàn), 對魚藤酮帕金森病動物模型的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡要的綜述, 期望為研究者提供參考價值。

1 帕金森病的動物模型

目前迫切需要臨床相關(guān)的模型來研究帕金森病的發(fā)病機(jī)制，并促進(jìn)帕金森病的有效治療。了解帕金森病致病機(jī)制可能使我們能夠:(1)推斷潛在的病因，包括遺傳因素，環(huán)境因素和基因—環(huán)境相互作用；(2)制定有效的治療策略，如神經(jīng)保護(hù)藥物、基因治療、手術(shù)、干細(xì)胞移植和其他醫(yī)療器械。由于帕金森病病因?qū)W的復(fù)雜性，動物模型可以對帕金森病的所有臨床特征和病理改變進(jìn)行概括，如多巴胺神經(jīng)元的特異性退化和Lewy小體形成[3]。目前, PD動物模型可大致分為:(1) 魚藤酮 、1-甲基-4-苯基-1, 2, 3, 6-四氫吡啶(MPTP) 和6-羥基多巴(6-OHDA)等神經(jīng)毒素模型；(2)脂多糖誘導(dǎo)的炎癥模型；(3)利血平誘導(dǎo)的藥理學(xué)模型；(4)parkin、 PINK1 和DJ-1等基因模型[4]。

2 魚藤酮

魚藤酮，是一種眾所周知的線粒體復(fù)合物I抑制劑。與其他神經(jīng)毒素如6-羥多巴胺、MPTP和百草枯不同，這種毒素具有高度親脂性，容易越過血腦屏障，不需要任何轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入多巴胺能神經(jīng)元[5]。魚藤酮誘導(dǎo)的帕金森病神經(jīng)毒素模型是最近研究的其他神經(jīng)毒性藥物之一[6]。魚藤酮模型對人類帕金森病發(fā)病機(jī)制中觀察到的大部分病理特征進(jìn)行了概括，包括黑質(zhì)致密部中多巴胺神經(jīng)元的缺失，以及在黑質(zhì)紋狀體的多巴胺能通路中增強(qiáng)的氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥[7]。

3 不同部位給予魚藤酮致帕金森病動物模型

3.1 皮下注射 El-Horany HE等人[8]將 Sprague-Dawley大鼠皮下注射魚藤酮(溶于葵花油)28d，可見黑質(zhì)致密部顯著的α-突觸核蛋白陽性聚集。Zhang ZN等人[9]確定Wistar大鼠每日皮下注射魚藤酮(2mg/kg)能促進(jìn)α-突觸核蛋白形成和重現(xiàn)帕金森病的典型特征，同時保持低死亡率。Yuan J[10]等人對Sprague-Dawley大鼠皮下注射魚藤酮[1mg/(kg·d)]42d，能使大鼠出現(xiàn)帕金森病癥狀。

3.2 腹腔注射 EL- Horany HE等人[11]對大鼠腹腔注射魚藤酮(2mg/kg,4周)，發(fā)現(xiàn)魚藤酮處理的大鼠產(chǎn)生典型的帕金森病癥狀、大鼠體重減輕和行為障礙 ，同時多巴胺的水平顯著降低。Alam M等人[12]發(fā)現(xiàn)，在2個月內(nèi)腹腔注射魚藤酮(1.5和2.5mg/kg)會使紋狀體和前額葉皮層的多巴胺減少，紋狀體酪氨酸羥化酶的免疫反應(yīng)活性降低。這些數(shù)據(jù)表明，魚藤酮能夠引起大鼠多巴胺變性和誘導(dǎo)帕金森病癥狀[13]。相反，Drolet RE等人[14]發(fā)現(xiàn)，腹腔注射低劑量的魚藤酮[2.0mg/(kg·d), 5d/周，6周]不會導(dǎo)致運(yùn)動/行為缺陷或黑質(zhì)紋狀體多巴胺神經(jīng)元病變。然而，腹腔注射魚藤酮卻引起胃腸運(yùn)動神經(jīng)病理和功能障礙(帕金森病在腸道神經(jīng)系統(tǒng)的延遲出現(xiàn)和胃腸運(yùn)動的相關(guān)功能障礙)，這是帕金森病動物模型的主要非運(yùn)動癥狀。

3.3 口服/胃內(nèi)給藥 魚藤酮已經(jīng)通過口服給藥測試，劑量從0.25～100mg/kg不等。Inden M等人[15]通過給小鼠攝入30mg/kg，28d的魚藤酮，顯著導(dǎo)致黑質(zhì)中約30%的酪氨酸羥化酶(多巴胺合成的限速酶)陽性神經(jīng)元丟失。當(dāng)該處理延長至56d時，在存活的酪氨酸羥化酶陽性神經(jīng)元中，出現(xiàn)了更嚴(yán)重的酪氨酸羥化酶細(xì)胞損失(約60%)，并增加了α-突觸核蛋白的表達(dá);這些變化與觀察到的運(yùn)動損傷同時發(fā)生。較低的濃度或無效或?qū)е赂叨瓤勺兊睦野彼崃u化酶陽性神經(jīng)元丟失，而濃度較高的100mg /kg會導(dǎo)致存活率低，且個體間的反應(yīng)高度變化。

3.4 立體定位注射 Carriere CH等人[16]予Sprague-Dawley大鼠單側(cè)紋狀體注射魚藤酮，發(fā)現(xiàn)黑質(zhì)中酪氨酸羥化酶陽性(多巴胺)神經(jīng)元顯著減少。雖然魚藤酮立體定位注射是最初方法，但它再次引起了人們的注意，希望這種系統(tǒng)的魚藤酮處理方法能夠消除系統(tǒng)毒性和高死亡率的不良影響。有幾項(xiàng)研究對內(nèi)側(cè)前腦束、腹側(cè)被蓋區(qū)、紋狀體和黑質(zhì)的魚藤酮立體定位注射，劑量從0.4～12mg不等。據(jù)報道，這類劑量在黑質(zhì)和紋狀體中造成了約20%和30%～70%的酪氨酸羥化酶陽性神經(jīng)元的顯著劑量依賴性丟失，以及30%～90%的顯著的紋狀體多巴胺消耗。雖然魚藤酮立體定位注射不會產(chǎn)生系統(tǒng)性毒性，但據(jù)報道它會引起急性毒性，導(dǎo)致液化性壞死和膠質(zhì)瘢痕。它也不代表環(huán)境暴露，因?yàn)樗@過了動物的代謝防御。

3.5 靜脈注射 Ferrante等靜脈灌注魚藤酮10～18mg/kg連續(xù)給藥10d, 發(fā)現(xiàn)給予魚藤酮處理的大鼠表現(xiàn)出臨床的運(yùn)動障礙和僵直，以及選擇性紋狀體和蒼白球損傷。Betarbet等給大鼠靜脈注射魚藤酮,導(dǎo)致大鼠出現(xiàn)行為障礙,黑質(zhì)區(qū)域α-突觸核蛋白的聚集，高度選擇性黑質(zhì)紋狀體多巴胺神經(jīng)元的變性和行為變化包括運(yùn)動功能減退和僵化。Fleming等研究表明,魚藤酮導(dǎo)致大鼠運(yùn)動遲緩，酪氨酸羥化酶免疫活性降低，魚藤酮劑量依賴性地降低大鼠存活率，每天2mg/kg，共28d，成功造模，且存活率相對其他大劑量的存活率高。靜脈給藥操作簡單，藥物可直接進(jìn)入體循環(huán)，藥效發(fā)揮迅速，但全身毒性較大[17]。

3.6 吸入/鼻內(nèi)給藥 Sasajima H等人[18]發(fā)現(xiàn)小鼠鼻內(nèi)魚藤酮給藥使其嗅覺功能衰減和多巴胺能神經(jīng)元數(shù)量減少。Rojo AI等人[19]發(fā)現(xiàn)長期使用魚藤酮對多巴胺能黑質(zhì)紋狀體系統(tǒng)造成損傷，或在小鼠和大鼠中產(chǎn)生明顯的運(yùn)動損傷。在鼻內(nèi)窺鏡下，魚藤酮在嗅球中可以被檢測到，在腹側(cè)中腦的水平較低。然而，魚藤酮在紋狀體中是無法檢測到的，這表明它通過這條途徑到達(dá)黑質(zhì)紋狀體的能力是有限的[20]。

4 總結(jié)

綜上所述，帕金森病的魚藤酮模型具有很大的潛力(雖然有一定的局限性)探討帕金森病發(fā)病原因和發(fā)病機(jī)制。而且，魚藤酮模型被證明能成功的用于測試新型神經(jīng)保護(hù)策略逆轉(zhuǎn)或減緩疾病的進(jìn)展。但是應(yīng)該強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，在將來的研究中，研究者應(yīng)該仔細(xì)選擇物種和方法以及魚藤酮處理劑量。我們希望這篇綜述能進(jìn)一步刺激研究帕金森病的病因、發(fā)病機(jī)制和預(yù)防，使用魚藤酮動物模型解決在帕金森病研究領(lǐng)域許多懸而未決的問題。