帕金森病動物模型該如何選擇？經(jīng)典模型你又知多少？
2023-05-08
帕金森?。?/span>PD）是中老年人群常見的神經(jīng)退行性疾病，隨著我國老齡化進(jìn)程加快，該病發(fā)病率逐年呈上升趨勢，已有數(shù)據(jù)顯示，目前我國PD患者高達(dá)1.7%。PD的主要病理改變是黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行性丟失并伴有紋狀體多巴胺水平的下降，但其具體的發(fā)病機(jī)制尚未明確，尚存在各種科學(xué)假說。
已有的研究認(rèn)為PD的發(fā)病機(jī)制可能與氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、基因突變、免疫炎癥反應(yīng)、微生物-腸-腦軸調(diào)控機(jī)制和鐵死亡調(diào)控機(jī)制等密切相關(guān)：ROS的大量異常生成是PD患者腦中多巴胺能神經(jīng)元丟失的一個重要因素，而大量ROS生成的原因包括多巴胺代謝、離子水平紊亂、低谷胱甘肽和鈣超載等；同時，線粒體的功能障礙也與ROS以及能量增加密切相關(guān)，魚藤酮制備PD模型的過程證明了線粒體功能的系統(tǒng)性缺陷可能導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體的選擇性神經(jīng)變性；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是由于蛋白質(zhì)在折疊過程發(fā)生錯誤或未折疊并不斷積累而造成的，研究發(fā)現(xiàn)在PD患者神經(jīng)元死亡的過程中，由未折疊蛋白反應(yīng)介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激扮演了重要角色；基因突變也會影響α-syn的表達(dá)和線粒體的功能，三者之間存在某種聯(lián)系并彼此影響，能使神經(jīng)元發(fā)生不可逆的損傷；除了上述四個方面以外，免疫炎癥反應(yīng)、微生物-腸-腦軸調(diào)控機(jī)制和鐵死亡調(diào)控機(jī)制這幾方面對于PD的影響也正在被廣泛研究中?？傊?，關(guān)于PD的病因存在各種科學(xué)假說，其具體的發(fā)病機(jī)制并沒有完全闡釋清晰，PD的發(fā)病機(jī)制和各作用靶點之間的聯(lián)系仍是現(xiàn)今研究的熱點，因此在基礎(chǔ)研究中小鼠模型的制備對PD的研究具有舉足輕重的作用。
總的來說，PD小鼠模型主要分為兩類，一是神經(jīng)毒素誘導(dǎo)的動物模型，包括6-OHDA動物模型、MPTP模型和魚藤酮模型，二是基因動物模型，包括DJ-1基因敲除模型、PINK1基因敲除模型和SNCA轉(zhuǎn)基因模型等。
1. 神經(jīng)毒素誘導(dǎo)的動物模型
1） 6-OHDA模型
① 簡介：6-OHDA是一種神經(jīng)毒素，可形成6-羥基多巴胺奎寧、過氧化氫、超氧化物基、羥基自由基等有強(qiáng)氧化電位的物質(zhì)對神經(jīng)產(chǎn)生毒性作用。因其造成動物的生物化學(xué)和神經(jīng)化學(xué)損傷類似于PD故常被用于誘導(dǎo)動物PD模型。
② 特點：這類模型優(yōu)點是可以進(jìn)行單側(cè)造模與雙側(cè)造模，其中單側(cè)造模可以提高動物耐受力，并可以將正常側(cè)作為內(nèi)部控制組與造模側(cè)進(jìn)行對照研究，以便于更好地區(qū)分正常與異常運動區(qū)并評估損傷引起的運動缺陷。缺點是6-OHDA模型小鼠會在異常不自主運動嚴(yán)重程度方面表現(xiàn)出較大的變異性，這會加大實驗數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性。
2） MPTP模型
① 簡介：MPTP本身沒有神經(jīng)毒性作用，它誘發(fā)PD的機(jī)制是MPTP穿過血腦屏障作用于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，同時產(chǎn)生的MPP+作用于多巴胺能神經(jīng)元造成損傷或壞死而導(dǎo)致PD的永久性癥狀。
② 特點：小鼠對于MPTP更敏感，而大鼠和其他造模動物對此神經(jīng)毒素具有較大的抵抗力。
3） 魚藤酮模型
① 簡介：魚藤酮是一種殺蟲劑，具有高度的親脂性，很容易達(dá)到相應(yīng)器官并進(jìn)入細(xì)胞，在脊椎動物中造成多巴胺能神經(jīng)元的損傷或壞死。其致病機(jī)制主要為氧化應(yīng)激、α-syn磷酸化和聚集、蛋白酶體功能障礙等。
② 特點：這類模型優(yōu)點是能夠在系統(tǒng)性誤差內(nèi)誘導(dǎo)多巴胺能神經(jīng)元的損傷或缺失。但由于其親脂性高，所以在高劑量魚藤酮造模時，動物全身毒性作用的影響容易出現(xiàn)與PD無關(guān)的表現(xiàn)，例如心血管毒性和非特異性腦損傷；同時該模型具有較大的個體差異性。
2. 基因動物模型
1） DJ-1基因敲除模型
① 簡介：DJ-1基因可通過氧化應(yīng)激使蛋白酶體降解系統(tǒng)紊亂，將胞質(zhì)內(nèi)蛋白轉(zhuǎn)移至線粒體，使線粒體功能異?；蚪档?。
② 特點：通過RNAi技術(shù)干擾果蠅的DJ-1同源基因的表達(dá)，通過檢測果蠅氧化應(yīng)激性反應(yīng)強(qiáng)度可發(fā)現(xiàn)其反應(yīng)加強(qiáng)和多巴胺能神經(jīng)元功能性異常與性變，進(jìn)一步說明DJ-1基因表達(dá)的缺失與PD的發(fā)生有關(guān)聯(lián)。但是目前的動物模型多適用于果蠅和大鼠。
2） PINK1基因敲除模型
① 簡介：在細(xì)胞內(nèi)，PINK1主要位于線粒體內(nèi)膜中，研究表明PINK1能夠介導(dǎo)自噬過程：在正常的線粒體中可以迅速降解，但在受損傷的線粒體中會大量累積，從而觸發(fā)自噬。
② 特點：敲除PINK1后氧化磷酸化受損，導(dǎo)致線粒體膜電位下降，最終導(dǎo)致PD。
3） LRRK2轉(zhuǎn)基因模型
① 簡介：LRRK2蛋白作為激酶來發(fā)揮作用，對神經(jīng)元維持、囊泡運輸和大腦中的神經(jīng)遞質(zhì)釋放都具有重要作用。LRRK2突變損害多巴胺神經(jīng)傳遞但不影響神經(jīng)元丟失，而通過異源啟動子或病毒傳遞過表達(dá)LRRK2則會導(dǎo)致小鼠的多巴胺神經(jīng)元死亡。
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