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帕金森病研究机制、模型应用案例、鉴定模型评估方法，都在这里！

Time：2024-04-22

你身边是否有家人出现不自主的震颤、手抖、行走时步子变小及平衡能力变差等情况呢？这只是小小的毛病吗？不！作为一个合格的家人，千万不能忽视身边人出现这些变化，很可能是“暴风雨”——帕金森病来临前的征兆。不管是“人民艺术家”——巴金、著名数学家陈景瑞、励志小哥邱怀德都深受帕金森病的折磨。那么帕金森病的发病机制及研究进展你又了解多少呢？接下来，这篇文章将为大家简单介绍帕金森病的研究概况。


帕金森病（Parkinson's disease ，PD），是一种常见的神经退行性疾�。⒆窗ㄕ鸩�、肌肉收缩疼痛和说话困难等，其病理表征为黑质致密部多巴胺神经元的损伤及Lewy小体的形成。近年来，帕金森病的发病年龄越来越年轻化。研究表明，PD可能与环境及遗传因素有关，如暴露于毒素MPTP、SNCA突变、LRRK2突变都会导致PD的发生。目前研究显示，PD的发病机制包括α-突触核蛋白聚集、铁死亡氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍和肠道生态失调。这些分子机制之间的相互作用使PD的发病机制复杂化，从而使针对PD的治疗学及药物研究进展缓慢（图2），在这些发病机制研究过程中，相关的帕金森动物模型发挥着不容忽视的作用。


帕金森病（Parkinson's disease ，PD），是一种常见的神经退行性疾病，症状包括震颤、肌肉收缩疼痛和说话困难等，其病理表征为黑质致密部多巴胺神经元的损伤及Lewy小体的形成。近年来，帕金森病的发病年龄越来越年轻化。研究表明，PD可能与环境及遗传因素有关，如暴露于毒素MPTP、SNCA突变、LRRK2突变都会导致PD的发生。目前研究显示，PD的发病机制包括α-突触核蛋白聚集、铁死亡氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍和肠道生态失调。这些分子机制之间的相互作用使PD的发病机制复杂化，从而使针对PD的治疗学及药物研究进展缓慢（图1），在这些发病机制研究过程中，相关的帕金森动物模型发挥着不容忽视的作用。

图 1 PD疾病和治疗的基础研究和药物开发史

PD的动物模型主要有遗传因素与环境因素暴露诱导模型，下面给大家介绍几种常用的模型应用实例：

(1) 基因诱导PD模型：Benoit I等人通过构建人源α-突触核蛋白（hα-syn）的Prnp-SNCA*A53T转基因小鼠，发现该转基因小鼠在7个月前运动能力正常，而从8个月开始，部分小鼠逐渐出现运动障碍的表型，在14-15个月时，绝大部分小鼠都出现不同程度的运动障碍（图2）。

图 2 hA53T α-syn转基因小鼠在老年时期出现运动障碍

(2) 环境因素暴露诱导PD模型：Shuang-Feng Xu等人采用连续5天腹腔注射MPTP（30 mg/kg/day）的方法构建PD小鼠模型，并腹腔注射乳铁蛋白（Lf）进行治疗。结果发现Lf可缓解MPTP诱导的运动障碍（图3）。

图 3 Lf可缓解MPTP诱导的运动障碍

作者进一步通过免疫染色分析酪氨酸羟化酶（TH，多巴胺的前体）和多巴胺转运蛋白（DAT）在中脑黑质和纹状体区域的表达情况，结果表明Lf治疗减轻了MPTP诱导的DA神经元损伤（图4）。

图 4 Lf治疗减轻了MPTP诱导的DA神经元损伤

除以上两种动物模型，PD常用的动物模型还有以下几种（表1）：

表 1 PD常用的动物模型

模型

造模方法

慢性鱼藤酮诱导模型

8周C57雄鼠口服鱼藤酮（30 mg/kg/天），持续4周

纹状体内注射α-syn PFF模型

3月龄雌雄小鼠纹状体内注射α-syn PFF，30天左右出现相应的病理学特征即纹状体内α-突触核蛋白聚集

转基因模型

主要有SNCA、PINK1、LRRK2、DJ-1，PRKN等

在构建这些模型的过程中，我们怎么鉴定模型是否成功呢？如以上文献所述，在病理方面，我们可以通过免疫染色观察黑质致密区多巴胺神经元损伤情况，如酪氨酸羟化酶（TH，多巴胺的前体）和多巴胺转运蛋白（DAT）的表达。另一方面，我们可以通过相应的行为学来评估模型是否成功，主要有以下几种常用的行为学：

旷场实验：旷场箱为40 cm×40 cm×40 cm的不透明塑料盒（图5），将小鼠放入旷场箱中自由探索5 min，记录小鼠前5 min内运动的总距离、在中心区域运动的距离、小鼠的运动轨迹。

图 5 旷场实验箱

转棒实验：实验装置如图6所示。小鼠在试验前3天进行训练，实验当天将小鼠置于加速旋转圆柱体上，并测量动物的停留在圆柱体上的时间。速度在 5 分钟内从 4 rpm 缓慢增加到 40 rpm。如果小鼠从梯级上掉下来或抓住设备并连续旋转 2 圈而不尝试在梯级上行走，则试验结束。小鼠以30 min的间隔进行3次连续实验，测试数据小鼠在旋转杆上停留时间的平均值。

图 6 转棒仪

爬杆测试：将一根长度为50 cm、直径为3 cm的木杆固定放置在饲养笼子中，把小鼠放置在杆子顶部（距离杆顶部7.5 cm），头朝上，记录小数到达杆底部的时间，在测试之前，连续训练小鼠两天，每次3次训练测试，在测试当天，每只小鼠进行3次重复实验，记录小鼠转弯、爬升及总时间。

抓力测试：实验装置如图7，实验时将小鼠放置在金属网格上，使其前肢或者前后肢抓住网格，轻轻拉动尾巴，当小鼠松开对网格的抓握时，记录力传感器上的力（g），每只小鼠连续进行3次。

图 7抓力测试仪

除了以上4中常用的行为学实验，由于帕金森病也会引起心理健康问题，研究者也会通过Y迷宫、强迫游泳等实验来评估模型动物的焦虑及抑郁水平。

欢迎各位科研工作者携手灵赋拓普，一起攻克“不死癌症”——帕金森共同开展帕金森病的机制及药物研究~

本期分享就到这啦，更多大小动物神经模型以及大动物模型等知识欢迎致电 0755-86325431 .灵赋w88win优德竭诚为您服务。


参考文献

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4. Zhao Z, Ning J, Bao XQ, Shang M, Ma J, Li G, Zhang D. Fecal microbiota transplantation protects rotenone-induced Parkinson's disease mice via suppressing inflammation mediated by the lipopolysaccharide-TLR4 signaling pathway through the microbiota-gut-brain axis. Microbiome. 2021 Nov 17;9(1):226. doi: 10.1186/s40168-021-01107-9. PMID: 34784980; PMCID: PMC8597301. IF 15.5



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