人tau轉(zhuǎn)基因小鼠模型及其在tau蛋白病研究中的應(yīng)用*

鄭 錚， 胡 娟， 李夏春

（1三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院神經(jīng)內(nèi)科，湖北宜昌443000；2三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院腫瘤科，湖北宜昌443000；3三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院機(jī)能學(xué)系，湖北宜昌443000）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）和額顳葉癡呆（frontotemporal dementia，F(xiàn)LTD）是最主要的癡呆相關(guān)疾病，記憶下降是AD 的主要癥狀，F(xiàn)LTD 還伴有行為個(gè)性變化。近年來(lái)，隨著國(guó)外轉(zhuǎn)基因小鼠的引入，越來(lái)越多的研究者采用轉(zhuǎn)基因小鼠研究癡呆相關(guān)疾病。鑒于不少研究者對(duì)各tau 轉(zhuǎn)基因小鼠的特點(diǎn)缺乏了解，選擇tau 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型不恰當(dāng)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論對(duì)人類疾病機(jī)制的揭示幫助不大，還可能會(huì)使研究誤入歧途。本文就各常用人tau轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型的特點(diǎn)及其適用性進(jìn)行綜述，以期對(duì) tau 蛋白?。╰auopathies）研究者在選擇人tau 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)有所幫助。

1 人tau基因和tau蛋白病

人微管相關(guān)蛋白tau（microtubule-associated protein tau，MAPT）基因位于17 號(hào)染色體，包含16 個(gè)外顯子，其中外顯子1、4、5、7、9、11、12 和13 是結(jié)構(gòu)性外顯子，外顯子 2 和 3 可編碼 tau 的 N 突起端序列，外顯子 10 表達(dá)與否生成 4Rtau 或 3Rtau，外顯子 2、3 和10 選擇性剪切可表達(dá)6 種tau 蛋白亞型，分別為0N3R、1N3R、2N3R、0N4R、1N4R 和 2N4R。正常成人腦內(nèi)3Rtau 和4Rtau 水平相近，而0N3Rtau 只存于人腦和鼠腦發(fā)育期。由異常過(guò)度磷酸化tau 蛋白組成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles，NFT）是AD、進(jìn)展性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy，PSP）、皮質(zhì)基底節(jié)變性（corticobasal degeneration，CBD）、Pick ?。≒ick disease，PiD）、進(jìn)展性亞皮層膠質(zhì)增生（progressive subcortical gliosis，PSG）、17號(hào)染色體連鎖額顳葉癡呆和帕金森綜合征（frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17，F(xiàn)TDP-17）等的主要病理特征，故這些疾病又稱為tau 蛋白病。每一種tau 蛋白病都有獨(dú)特的神經(jīng)病理學(xué)特點(diǎn)和進(jìn)展速率及區(qū)域細(xì)胞參與。AD 和額顳葉癡呆（frontotemporal dementia，F(xiàn)TD）的NFT 由6 種 tau 亞型組成，PSP 和 CBD 的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的tau 包涵體主要由4Rtau 組成，而PiD 的神經(jīng)元內(nèi)球形tau 包涵體則由3Rtau 組成。為研究tau 蛋白病的發(fā)病機(jī)制，研究者已建立了許多轉(zhuǎn)入人MAPT基因的動(dòng)物模型，本文選擇運(yùn)用較多或新建模型進(jìn)行介紹。

2 轉(zhuǎn)入野生型人MAPT基因的小鼠模型

2.1 轉(zhuǎn)野生型人 3Rtau 小鼠 Ishihara 等［1］用小鼠PrP 啟動(dòng)子連接0N3Rtau 的cDNA 建立了轉(zhuǎn)野生型人3Rtau小鼠，其1月齡脊髓神經(jīng)元出現(xiàn)球狀tau蛋白包涵體，6～9 月齡包涵體數(shù)量升高，12 月齡下降，伴進(jìn)行性膠質(zhì)細(xì)胞增生和軸突退變，髓鞘軸突內(nèi)有10～20 nm的直絲聚集，12月齡有快速軸漿運(yùn)輸減慢和進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)障礙；大腦皮層6 月齡出現(xiàn)含過(guò)度磷酸化tau、神經(jīng)細(xì)絲和微管蛋白的tau 蛋白包涵體，其形態(tài)比脊髓的小。用鼠Tα1-微管蛋白啟動(dòng)子構(gòu)建的轉(zhuǎn)野生型人Tα-3Rtau 小鼠和3Rtau-KO（鼠tau 基因敲除）小鼠，1 月齡腦干和脊髓膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)表達(dá)3 種3Rtau亞型且12 月齡出現(xiàn)tau 蛋白斑塊；6 月齡前無(wú)tau 蛋白斑塊時(shí)少突膠質(zhì)細(xì)胞有顯著丟失；24 月齡少突膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)CBD 的卷曲小體樣異常tau 蛋白絲及髓鞘變薄；6～24 月齡運(yùn)動(dòng)障礙和嗅球功能障礙逐月加重［2-3］。前一種3Rtau 小鼠可模擬肌萎縮側(cè)索硬化/帕金森綜合征-癡呆復(fù)合征（amyotrophic lateral sclerosis/parkinsonism-dementia complex，ALS/PDC）和PSP病變的脊髓神經(jīng)元病變及運(yùn)動(dòng)障礙，也可模擬部分AD和PiD的皮層神經(jīng)元tau蛋白包涵體的特點(diǎn)。Tα-3R 小鼠神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞tau 蛋白病變顯著且明顯退變，可用于模擬PSP、PiD、CBD、PSG 和FTDP-17 的膠質(zhì)細(xì)胞tau蛋白病。

2.2 轉(zhuǎn)野生型人4Rtau 小鼠 用小鼠Thy1 啟動(dòng)子表達(dá)人2N4Rtau 的小鼠和tau-KO/KI 小鼠，分別于早期和晚期出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)障礙，但均無(wú)NFT 樣包涵體形成［4］。用人 tau 啟動(dòng)子構(gòu)建的轉(zhuǎn)人 2N4Rtau 小鼠和用MoPrP 載體構(gòu)建的轉(zhuǎn)人1N4Rtau 小鼠都無(wú)NFT 和tau蛋白直絲，亦無(wú)膠質(zhì)細(xì)胞激活［5-6］。這些4Rtau 小鼠無(wú)經(jīng)典tau 蛋白病變（NFT 形成），未能成為tau 蛋白病模型，促使科學(xué)家懷疑鼠tau 蛋白可能干擾tau 蛋白病形成并開(kāi)始敲除鼠tau 基因而構(gòu)建新的人tau 轉(zhuǎn)基因小鼠。Andorfer 等［7］用人 PAC 啟動(dòng)子表達(dá)人 tau基因的8C 小鼠與鼠tau 敲除小鼠雜交的F1 代小鼠，再與KO 小鼠回交獲得了純合子人tau 轉(zhuǎn)基因小鼠。這種小鼠表達(dá)6 種人tau 亞型，3Rtau 顯著高于4Rtau，3 月齡新皮層和海馬首現(xiàn)磷酸化tau 蛋白積聚，9 月齡人AD 病變嚴(yán)重區(qū)域均有配對(duì)螺旋纖維（paired helical filament，PHF）樣 tau 蛋白積聚，13 月齡tau 蛋白積聚神經(jīng)元出現(xiàn)形狀不規(guī)則伴突起扭曲的退變，8～18月齡皮層變薄腦室擴(kuò)大逐月加重，電鏡下神經(jīng)元內(nèi)有人AD 腦內(nèi)PHF 樣tau 蛋白絲積聚；小鼠4～12 月齡無(wú)感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和焦慮水平改變，逐漸出現(xiàn)突觸功能障礙，12 月齡新目標(biāo)識(shí)別和空間記憶均受損［7-8］。這種小鼠的發(fā)病過(guò)程和tau 蛋白病理變化近似AD，伴行為學(xué)變化且無(wú)運(yùn)動(dòng)障礙，是研究野生型人tau 蛋白在AD 發(fā)病機(jī)制中作用的較好模型，美國(guó)杰克遜實(shí)驗(yàn)室出售品系名為STOCK 0005491。2.1和2.2的比較見(jiàn)表1。

3 轉(zhuǎn)人MAPT基因單突變小鼠

3.1 轉(zhuǎn)人P301L-tau 小鼠 P301L 突變是最常見(jiàn)的人FTDP-17 突變，其病理特征為前腦有NFT 和神經(jīng)元丟失。用PrP 啟動(dòng)子表達(dá)人P301L-0N4Rtau 建立的 JNPL3 小鼠，4.5～6.5 月齡皮層、海馬和脊髓出現(xiàn)過(guò)度磷酸化tau 蛋白、NFT 和Pick 樣小體，神經(jīng)元進(jìn)行性軸突退變和丟失，周圍神經(jīng)和骨骼肌有神經(jīng)性萎縮；電鏡下胞漿內(nèi)見(jiàn)tau 蛋白直絲和波浪狀絲；12月齡以上小鼠運(yùn)動(dòng)受損，有短期和長(zhǎng)期恐懼記憶受損伴海馬GABA 神經(jīng)元丟失［9-11］。由四環(huán)素反應(yīng)元件和CaMKII 啟動(dòng)子誘導(dǎo)神經(jīng)元特異性表達(dá)P301L-0N4Rtau的rTg4510轉(zhuǎn)基因小鼠，4和5.5月齡皮層海馬出現(xiàn)NFT 樣包涵體，10 月齡神經(jīng)元丟失和反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增生伴前腦萎縮；2.5月齡空間參考記憶維持障礙，9.5 月齡皮質(zhì)脊髓背束萎縮致運(yùn)動(dòng)受損［12］；2.5月齡時(shí)終止人tau表達(dá)，小鼠記憶功能恢復(fù)但不溶性 tau 蛋白和 NFT 仍進(jìn)展［13］；雌性小鼠 tau 蛋白病變和空間學(xué)習(xí)記憶障礙更重［14］。然而，2019 年rTg4510 小鼠的母本 CaMKIIα-tTA 轉(zhuǎn)基因小鼠和MAPT-P301L轉(zhuǎn)基因小鼠的插入位點(diǎn)定位時(shí)發(fā)現(xiàn)，前者基因插入12 號(hào)染色體影響了5 個(gè)小鼠基因表達(dá)，后者插入14 號(hào)染色體的成纖維生長(zhǎng)因子14（fibroblast growth factor 14，F(xiàn)gf14）基因?qū)е缕浔磉_(dá)破壞，提示破壞Fgf14可能有助于rTg4510小鼠的神經(jīng)退變表型［15］。用神經(jīng)元特異性鼠Thy1.2 啟動(dòng)子表達(dá)P301L-2N4Rtau的pR5轉(zhuǎn)基因小鼠，3月齡出現(xiàn)海馬、杏仁核、脊髓和皮層早期磷酸化tau 蛋白積聚，杏仁核和皮層神經(jīng)元凋亡伴星形膠質(zhì)細(xì)胞激活，海馬神經(jīng)元很少凋亡；6 月齡NFT 從杏仁核擴(kuò)至海馬CA1區(qū)；8月齡可見(jiàn)比AD腦內(nèi)的直絲更細(xì)更短的tau蛋白絲及恐懼記憶障礙和空間記憶障礙［16-18］。這3 種P301L 小鼠均有典型tau 蛋白病變、腦萎縮及行為學(xué)受損，是研究tau 蛋白病機(jī)制及防治措施效果使用最多的模型。

表1 轉(zhuǎn)野生型人3Rtau小鼠與轉(zhuǎn)野生型人4Rtau小鼠的比較Table 1. The comparison of wild-type tau transgenic mice

3.2 轉(zhuǎn)人tau-P301S 突變小鼠模型 P301S-tau 引起FTD 和CBD，且和tau 蛋白病變的廣泛分布和疾病早發(fā)相關(guān)。用鼠Thy1.2 啟動(dòng)子表達(dá)P301S-0N4Rtau 的TAU58 小鼠，全腦神經(jīng)元tau 蛋白積聚和NFT 增多，伴軸突腫脹，4 月齡空間學(xué)習(xí)和記憶鞏固提取受損，運(yùn)動(dòng)障礙早發(fā)且進(jìn)行性加重［19-20］。用小鼠PrP 啟動(dòng)子表達(dá)P301S-1N4Rtau的PS19小鼠，3月齡神經(jīng)元不溶性tau 蛋白積聚伴突觸受損和功能障礙，6 月齡前腦NFT 積聚，電鏡下tau 蛋白絲積聚在胞漿和突觸，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體腫脹數(shù)量減少，3～8月齡海馬小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)明顯、神經(jīng)元丟失和腦萎縮，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)減輕tau病變和突觸損傷，9～10月齡出現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別記憶障礙［6，21］。該 PS19 小鼠現(xiàn)由美國(guó)杰克遜實(shí)驗(yàn)室出售（008169），可用于tau 蛋白病機(jī)制及治療措施的有效性評(píng)價(jià)研究，也可與目標(biāo)基因小鼠交配構(gòu)建目標(biāo)基因×PS19 雙轉(zhuǎn)基因小鼠以探討目標(biāo)基因在tau蛋白病中的作用。Shi等［22］用PS19小鼠和ApoE敲入小鼠交配建立了P301S/E2、P301S/E3 和P301S/E4 轉(zhuǎn)基因小鼠，發(fā)現(xiàn) P301S/E4 小鼠 3 月齡磷酸化tau 蛋白水平比前兩者更高，9 月齡比前兩者腦萎縮更嚴(yán)重，提示ApoE4加速神經(jīng)退變過(guò)程。

3.3 轉(zhuǎn)人MAPT基因外顯子12、13 突變的小鼠 人MAPT基因外顯子 12 的 V337M 突變?cè)?FTD 的 Seattle家系被發(fā)現(xiàn)，患者額頂葉皮層、顳葉和杏仁核有NFT，臨床表現(xiàn)為性格改變、偏執(zhí)及反社會(huì)行為和注意記憶下降。用PDGFβ 啟動(dòng)子表達(dá)V337M-2N4Rtau 的轉(zhuǎn)基因小鼠，4～15 月齡人 tau 蛋白表達(dá)恒定且水平低于內(nèi)源性鼠tau蛋白；11月齡時(shí)小鼠海馬含PHF-tau 神經(jīng)元呈小而凸的AD 樣退變，無(wú)凋亡特征，并有海馬神經(jīng)元活性下降和恐懼記憶障礙，無(wú)空間記憶障礙；電鏡下神經(jīng)元內(nèi)電子致密物增多，膜皺褶，核糖體濃縮，高爾基體腫脹，有脂質(zhì)體和NFT 樣tau 蛋白絲［23］。此小鼠顯示AD 樣神經(jīng)病變和行為學(xué)特征，可用作AD 臨床前期模型檢測(cè)抗神經(jīng)退變藥物的治療效果。人MAPT基因外顯子13 的R406W 突變可致6 種tau 蛋白亞型聚集形成NFT 并出現(xiàn)AD 和FTDP-17 的臨床特征。用CaMKII 啟動(dòng)子表達(dá)人R406W-2N4Rtau的轉(zhuǎn)基因小鼠，19月齡時(shí)海馬、杏仁核、新皮層和嗅球出現(xiàn)磷酸化不溶性tau 蛋白沉積及NFT 樣tau 蛋白絲，無(wú)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)反射和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力下降，有場(chǎng)景和線索恐懼記憶障礙［24］。此小鼠也可用于有R406W 突變的FTDP-17 和AD 早期機(jī)制的研究。用 mThy1.2 啟動(dòng)子表達(dá) K369I-1N4Rtau 的 K3 系小鼠，1～2 月齡皮層、海馬和基底節(jié)神經(jīng)元有像Pick小體的tau蛋白包涵體卻無(wú)退變，12月齡后多巴胺神經(jīng)元丟失；4 月齡無(wú)tau 蛋白病變前出現(xiàn)帕金森綜合征樣運(yùn)動(dòng)障礙和肌萎縮，伴紋狀體突觸淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）和酪氨酸羥化酶囊泡及線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)障礙，新目標(biāo)識(shí)別工作記憶障礙［25］。該K3 小鼠主要用于有帕金森綜合征表現(xiàn)的FTD 和記憶障礙造模，也用于tau 蛋白積聚早期軸突轉(zhuǎn)運(yùn)障礙機(jī)制的研究。

3.4 轉(zhuǎn)人MAPT基因外顯子10 突變的小鼠 人MAPT基因外顯子10 的N279 突變可改變外顯子10的拼接，在幾個(gè)無(wú)關(guān)家系中表現(xiàn)出帕金森綜合征、癡呆、運(yùn)動(dòng)功能障礙及個(gè)性改變，病理表現(xiàn)為廣泛的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞tau 蛋白積聚。用人tau 啟動(dòng)子表達(dá)N279K-2N4Rtau 的 T-279 小鼠，人 tau 蛋白表達(dá)低于內(nèi)源性鼠tau蛋白，13月齡小鼠多個(gè)腦區(qū)神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)有彌散性粒狀或絲狀tau 蛋白積聚，黑質(zhì)紋狀體多巴胺能神經(jīng)元出現(xiàn)串珠樣臘腸樣腫脹退變，全腦caspase-3 陽(yáng)性卻無(wú)tau 蛋白截短片段增多，23 周齡有運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)受損和學(xué)習(xí)記憶減退［5］。該小鼠部分模擬外顯子10 剪切失調(diào)導(dǎo)致的PSP、CBD 等tau蛋白病，杰克遜實(shí)驗(yàn)室市售（035794）。ΔK280 是在FTDP-17 患者發(fā)現(xiàn)的突變，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其具有促進(jìn)tau 蛋白聚集的作用。用四環(huán)素操縱子-雙向CMV啟動(dòng)子-TauRD 的cDNA 建立的人tau 轉(zhuǎn)基因小鼠和CaMKIIα-tTA 轉(zhuǎn)基因小鼠交配獲得了促聚集的ΔK280-4Rtau 轉(zhuǎn)基因小鼠，2～3 月齡出現(xiàn) tau 蛋白聚集體和NFT，5 月齡有膠質(zhì)增生及神經(jīng)元和突觸丟失；促聚集tau蛋白停止表達(dá)1.5月后其可溶性tau蛋白會(huì)消失［26］；tau 蛋白表達(dá) 10 月再停止表達(dá) 4 月后其突觸丟失及空間學(xué)習(xí)和被動(dòng)學(xué)習(xí)減慢均可恢復(fù)，tau蛋白聚集體中度降低且人tau 蛋白消失［27］。此轉(zhuǎn)基因小鼠tau 蛋白表達(dá)可調(diào)節(jié)，是探討tau 蛋白聚集可逆損傷機(jī)制較好的動(dòng)物模型。

3.5 轉(zhuǎn)人MAPT基因 A152T 突變小鼠 A152T 突變是人MAPT基因外顯子7 編碼的tau 蛋白的N 突起端突變，是PSP、AD、帕金森病和CBD患者的風(fēng)險(xiǎn)因素，可引起非經(jīng)典tau蛋白病的臨床病理特征。用tTA結(jié)合TRE 啟動(dòng)A152T-1N4Rtau 表達(dá)建立的轉(zhuǎn)基因小鼠，4～10 月齡體重低，皮層和海馬總?cè)藅au 蛋白水平升高伴星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，其早期磷酸化可溶性tau蛋白和星形膠質(zhì)細(xì)胞增生均可逆，突觸傳遞強(qiáng)度增強(qiáng)和癲癇樣放電增多，20～23月齡海馬齒狀回和CA3區(qū)神經(jīng)元丟失但無(wú)NFT，10～19月齡建巢能力和空間學(xué)習(xí)記憶進(jìn)行性下降，但焦慮、社交能力及運(yùn)動(dòng)能力無(wú)改變［28］。杰克遜實(shí)驗(yàn)室市售（007004）。轉(zhuǎn)人tau基因單突變小鼠的比較見(jiàn)表2。

表2 轉(zhuǎn)人MAPT基因單突變小鼠的比較Table 2. The comparison of mice with single-site mutation of MAPT gene

4 轉(zhuǎn)人MAPT基因多位點(diǎn)突變基因小鼠

4.1 轉(zhuǎn)人多位點(diǎn)突變4Rtau 小鼠 用Thy1.2 啟動(dòng)子表達(dá)人G272V-P301S-tau46 的THY-Tau22 小鼠3月齡即表現(xiàn)出海馬突觸傳遞障礙和焦慮行為增加，10 月齡有空間記憶障礙無(wú)任何運(yùn)動(dòng)障礙，12 月齡出現(xiàn)AD 樣NFT 樣包涵體和輕度星形膠質(zhì)增生伴神經(jīng)元退變或丟失［29］。THY-Tau22 小鼠模擬了 tau 蛋白病的主要特征，被用于研究各種措施對(duì)tau 蛋白病的干預(yù)效果和tau蛋白病的形成機(jī)制。用改良Thy-1啟動(dòng)子表達(dá)G272V-P301S-1N4Rtau 建立的Tg30小鼠，1月齡無(wú)NFT前即有軸突球形變，3月齡NFT廣泛分布在皮層、海馬、腦干和脊髓，海馬的NFT 含tau 蛋白直絲或PHF 樣絲和神經(jīng)細(xì)絲，6～8 月齡出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)障礙，進(jìn)行性肌萎縮，坐骨神經(jīng)軸突退變，12月齡腦重和海馬體積顯著下降但無(wú)細(xì)胞丟失［30］。Tg30小鼠適合有運(yùn)動(dòng)障礙的FTD造模。

4.2 轉(zhuǎn)人多位點(diǎn)突變3Rtau 小鼠 用mThy-1 啟動(dòng)子表達(dá)L266V-G272V-3Rtau（家族性PiD 的突變）的轉(zhuǎn)基因小鼠，3Rtau 蛋白表達(dá)高的13系小鼠6～8月齡新皮層和海馬磷酸化3Rtau蛋白進(jìn)行性升高，出現(xiàn)高活動(dòng)性和運(yùn)動(dòng)平衡障礙及空間記憶維持障礙；8～10月齡有Pick小體樣包涵體，12～14月齡新皮層和海馬神經(jīng)元突觸前末端和樹(shù)突3Rtau 蛋白廣泛積聚伴萎縮和膠質(zhì)細(xì)胞增生；電鏡下齒狀回神經(jīng)元線粒體受損，軸突萎縮，突觸電子致密物積聚，樹(shù)突板層小體和直絲積聚［31］。此3Rtau小鼠模擬了突變tau蛋白積聚導(dǎo)致的新皮層和邊緣系統(tǒng)的神經(jīng)病變和行為學(xué)障礙，有Pick 小體樣包涵體，可作為PiD 的動(dòng)物模型，也可用于研究3Rtau 和線粒體損傷的關(guān)系。4.1 和4.2的比較見(jiàn)表3。

表3 轉(zhuǎn)人多位點(diǎn)突變4Rtau小鼠與轉(zhuǎn)人多位點(diǎn)突變3Rtau小鼠的比較Table 3. The comparison of Tau22，Tg30 and 3Rtau mice

5 轉(zhuǎn)人MAPT基因+其它基因的小鼠

5.1 轉(zhuǎn)人MAPT基因+APP基因的小鼠 tauP301L×APPswe 小鼠由JNPL3 小鼠和表達(dá)人突變APP（L670A，M671L）的Tg2576 小鼠交配建立，其內(nèi)、外源性tau 蛋白表達(dá)與JNPL3 小鼠無(wú)差異，3 月齡脊髓和腦橋即出現(xiàn)NFT，雌性的NFT 密度和纏結(jié)前tau 蛋白水平高于JNPL3 小鼠，8.5 月齡出現(xiàn)廣泛老年斑，9.5～11月齡皮層內(nèi)不溶性tau 蛋白比JNPL3小鼠高，但運(yùn)動(dòng)障礙發(fā)作年齡同JNPL3 小鼠，Aβ40 和Aβ42水平及老年斑與Tg2576 小鼠相似［32］。該小鼠早期出現(xiàn)脊髓NFT和運(yùn)動(dòng)障礙不同于AD 發(fā)病過(guò)程，故不是AD 研究的理想模型。21 月齡B6/P301L 雌性小鼠中腦、海馬內(nèi)嗅皮層有NFT 樣tau 蛋白病變，雄性28月齡該區(qū)也無(wú)NFT 樣tau 蛋白病變；由B6/P301L 小鼠和APP23（APP-KM670/671NL）小鼠雜交而得的APP23×B6/P301L 雄性小鼠，28月齡時(shí)內(nèi)嗅皮層和海馬的Aβ 沉積區(qū)可見(jiàn)NFT 樣tau 蛋白病變顯著增多，但tau 蛋白病變對(duì)老年斑沉積無(wú)影響，此模型提示Aβ 病 變可 通過(guò) 多 種途 徑誘 導(dǎo) NFT 病變［33］。 將MAPT KI 小鼠（用人MAPT基因取代小鼠MAPT基因）與APPNL-G-F小鼠雜交建立的APPNL-G-F/MAPTdKI 小鼠，其6 和24 月齡時(shí)磷酸化tau 蛋白水平比同齡MAPT KI 小鼠高且有更多營(yíng)養(yǎng)不良性神經(jīng)突，其Aβ斑的周圍比APPNL-G-F 小鼠有更多磷酸化tau 蛋白聚集體但無(wú)NFT形成；但Aβ并不影響3R/4Rtau的表達(dá)比例及神經(jīng)退變過(guò)程，同時(shí)tau 蛋白的人源化也不加重 Aβ 沉積和神經(jīng)炎癥及空間記憶［34］。野生型hAPP/hMAPT 雙轉(zhuǎn)基因小鼠與2 種單轉(zhuǎn)基因小鼠相比，δ-分泌酶升高，伴 APP 的 N373 片段和 tau-N368截短體增多，AT8 陽(yáng)性，小膠質(zhì)細(xì)胞激活，神經(jīng)元丟失，caspase-3增加，12月齡空間學(xué)習(xí)和恐懼記憶障礙及皮層NFT 和Aβ 聚集的絲狀結(jié)構(gòu)比2 種單轉(zhuǎn)基因小鼠更嚴(yán)重，擁有部分單轉(zhuǎn)基因小鼠不具備的AD 病理特征，可作為AD 疾病模型研究其發(fā)病機(jī)制［35］。hAPP-K670N/761NL/V717I 小鼠和人3Rtau-L266V/G272V 小鼠［32］交配建立的APP×3Rtau 小鼠，3～4月齡運(yùn)動(dòng)和記憶損傷較3Rtau 小鼠更嚴(yán)重，新皮層、海馬齒狀回及CA1區(qū)的3Rtau蛋白積聚和tau蛋白磷酸化水平高于APP 或3Rtau 小鼠，神經(jīng)元丟失也更嚴(yán)重；5～9 月齡 Aβ 水平高于 3Rtau 小鼠，3～4 月齡活性GSK3（p-Y216）較 3Rtau 小鼠低，P35 水平高于 2 種單轉(zhuǎn)基因小鼠［36］。APP×3Rtau 小鼠的神經(jīng)病變和行為表現(xiàn)極像PiD 和AD，是其較好的動(dòng)物模型。轉(zhuǎn)人MAPT基因+APP基因小鼠的比較見(jiàn)表4。

5.2 轉(zhuǎn)APP+PS1+MAPT基因的小鼠 Oddo 等［37］將APPSwecDNA 和 tauP301LcDNA 注入 PS1M146V小鼠的單個(gè)卵細(xì)胞構(gòu)建了APPSwe/PS1M146V/tauP301L三轉(zhuǎn)基因小鼠（3×Tg-AD 小鼠），該小鼠海馬和皮層表達(dá)的APP 和tau蛋白水平最高，6月齡出現(xiàn)明顯老年斑，12月齡出現(xiàn)NFT，構(gòu)象改變的過(guò)度磷酸化tau 蛋白先沉積于海馬CA1 區(qū)錐體神經(jīng)元再進(jìn)展到皮層區(qū)，在老年斑和NFT 出現(xiàn)前突觸出現(xiàn)功能障礙和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（longterm potentiation，LTP）受損，提示突觸功能障礙與老年斑或NFT 無(wú)明顯關(guān)系。該3×Tg-AD 小鼠用于研究Aβ 和tau 蛋白對(duì)突觸功能的影響機(jī)制及評(píng)價(jià)抗AD治療的效果。

5.3 5×FAD/tau 小 鼠 和 6×Tg-AD 小 鼠 5×FAD/PS19 小鼠由 5×FAD 小鼠與 PS19 小鼠交配建立，其 9月齡皮層和海馬的磷酸化tau 蛋白病變、磷酸化GSK3（Tyr216/279）及磷酸化 JNK（Thr183/Tyr185）比PS19 小鼠更多，Aβ 斑塊與5×FAD 小鼠相似，磷酸化tau 蛋白與Aβ 分布不同，內(nèi)側(cè)內(nèi)嗅皮層磷酸化tau蛋白分布較多處Aβ 斑分布很少，且CA1 區(qū)Schaffer側(cè)枝傳導(dǎo)減慢，神經(jīng)元萎縮比非轉(zhuǎn)基因小鼠更嚴(yán)重，空間學(xué)習(xí)記憶能力比單轉(zhuǎn)基因及非轉(zhuǎn)基因小鼠都差［38］。5×FAD/Tg30 小鼠由 5×FAD（轉(zhuǎn)人突變 APPKM670/671NL-I716V-V717I 和人突變PS1-M146L/L286V）小鼠與Tg30小鼠交配而成，其有比Tg30小鼠更嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)障礙和更快的NFT 沉積，不溶性tau 蛋白的磷酸化水平更高，tau 蛋白的錯(cuò)誤折疊和截短等類似 AD 的 PHF 病變更多；與 5×FAD 小鼠相比，淀粉樣變性更低，有顯著神經(jīng)元萎縮［39］。6×Tg-AD 小鼠由5×FAD 小鼠與JNPL3 小鼠交配獲得，與其它基因型小鼠相比，該小鼠2 月齡皮層和海馬有更多Aβ 斑塊并有空間參考記憶和工作記憶降低，6月齡皮層比JNPL3 小鼠有更多PHF 沉積伴皮層和海馬神經(jīng)元丟失及突觸蛋白表達(dá)降低［40］。APP/PS1/MAPT轉(zhuǎn)基因小鼠既有NFT 病變和老年斑，也有神經(jīng)退變，均可用于AD的機(jī)制和預(yù)防研究，其比較見(jiàn)表5。

表4 轉(zhuǎn)人MAPT基因+APP基因小鼠的比較Table 4. The comparison of APP/MAPT transgenic mice

表5 APP/PS1/MAPT轉(zhuǎn)基因小鼠的比較Table 5. The comparison of APP/PS1/MAPT transgenic mice

6 小結(jié)與展望

20 多年來(lái)，通過(guò)優(yōu)化啟動(dòng)子或使用多啟動(dòng)子或人啟動(dòng)子建立了轉(zhuǎn)單突變?nèi)薓APT基因、調(diào)節(jié)性轉(zhuǎn)突變?nèi)薓APT基因、轉(zhuǎn)人MAPT基因+鼠tau基因敲除等多種人MAPT轉(zhuǎn)基因小鼠模型，這些小鼠模型越來(lái)越接近模擬人體tau蛋白病或AD 的發(fā)病過(guò)程和主要病理變化，但總體來(lái)說(shuō)還沒(méi)有建成最理想的人MAPT轉(zhuǎn)基因小鼠模型。同時(shí)，這些人MAPT轉(zhuǎn)基因小鼠模型還存在以下問(wèn)題：（1）少量模型尚有部分重要指標(biāo)未檢測(cè)；（2）模型的退行性變形態(tài)學(xué)和神經(jīng)功能學(xué)指標(biāo)尚待完善；（3）應(yīng)增加臨床前期生化和形態(tài)判斷指標(biāo)以及磁共振等功能學(xué)指標(biāo)以適應(yīng)早期tau蛋白病的研究需要；（4）各模型的階段性生化指標(biāo)和病理指標(biāo)待完善，以便為研究tau 蛋白病不同階段的研究者提供參考標(biāo)準(zhǔn)。

總之，未來(lái)tau 轉(zhuǎn)基因小鼠模型的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用必將越來(lái)越多，其在以AD 為代表的tau 蛋白病研究中的作用越來(lái)越必不可少。在人MAPT轉(zhuǎn)基因小鼠模型的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方面還有許多工作可做。