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阿尔兹海默症(AD)模型的三种构建方法解析

2025-11-28     来源:本站     点击次数:49

 
 
一、阿兹海默症(AD)核心基础
AD 是进行性神经退行性疾病,核心病理特征为大脑皮层与海马区的 β- 淀粉样蛋白(Aβ)沉积形成老年斑、tau 蛋白过度磷酸化形成神经纤维缠结,最终导致神经元凋亡与认知功能衰退。临床分为两类:
  • 散发性 AD:占比 90% 以上,发病与年龄(≥65 岁)、高血压、糖尿病、高脂血症等危险因素相关;
·家族性 AD:罕见,由 APP、PS1、PS2 基因突变导致,发病年龄早(<65 岁)且呈家族遗传倾向。
由于临床 AD 患者脑组织样本难以获取,且无法动态观察疾病进展,动物模型成为研究 AD 发病机制、筛选治疗药物、验证干预靶点的核心工具。
 
二、三类常用 AD 动物模型构建方法(小鼠为主)
(一)转基因小鼠模型(模拟家族性 AD)
适用场景:长期机制研究(如 Aβ/tau 代谢机制)、慢性药物干预实验(观察 6 个月以上疗效)。
核心原理:通过基因工程将人类 AD 致病突变基因(APPsw、PS1ΔE9、tauP301L)转入小鼠基因组,使小鼠自发表达突变蛋白,逐步出现 Aβ 沉积、tau 磷酸化及认知障碍,病理进程与人类家族性 AD 高度相似。
1.操作要点
·品系选择:基础款选 APP/PS1 双转基因小鼠(6-8 月龄出现 Aβ 沉积,12 月龄认知障碍明显,成本适中);进阶款选 3×Tg-AD 小鼠(8-10 月龄同时出现 Aβ 沉积与 tau 缠结,病理全面但成本高)。均需选用 SPF 级小鼠,性别统一(雌性认知更稳定),起始年龄 6-12 周龄。
·饲养管理:温度 22-24℃、湿度 50-60%,12h 光照 / 黑暗循环;饲料无过敏原,饮水无菌;单笼或 2-3 只 / 笼饲养,避免应激(应激加重 Aβ 沉积)。
2.模型验证(建模后 6-12 月龄)
·病理检测:免疫组化(IHC)用 6E10 抗体检测 Aβ 沉积、AT8 抗体检测 tau 磷酸化;Western blot 检测 Aβ1-42、p-tau(Ser396/Ser404)表达,计算 p-tau/tau 比值。
·行为学测试:Morris 水迷宫(成功模型潜伏期延长、目标象限停留时间缩短)、新物体识别实验(成功模型探索新物体比值 < 0.5)、Y 迷宫(成功模型交替率 < 50%)。
3.优缺点
·优点:病理稳定,与人类 AD 相似度高,可长期观察;
·缺点:建模周期长(≥6 个月),成本高(小鼠单价 1000-2000 元 / 只),无法模拟散发性 AD。
(二)Aβ 注射诱导模型(模拟散发性 AD)
适用场景:短期药物干预实验(1-4 周)、急性病理研究(如 Aβ 诱导的神经炎症机制)。
核心原理:将人工合成的 Aβ1-42 寡聚体(毒性最强,易沉积)通过立体定位注射至小鼠海马区,直接诱导局部神经元损伤、小胶质细胞活化,7-14 天出现认知障碍,建模周期短。
1.操作要点
·Aβ 制备:用无水 DMSO 溶解 Aβ1-42 粉末(纯度≥95%),配 10μM 储存液分装冻存(-80℃,≤6 个月);使用前 37℃孵育 24h 形成毒性寡聚体(避免反复冻融)。
·立体定位注射:1% 戊巴比妥钠(50mg/kg)麻醉小鼠,固定于定位仪;参照脑图谱定位海马坐标(前后囟 - 2.0mm,左右 ±0.8mm,深度 2.0mm);颅骨钻孔后,每侧海马缓慢注射 2μL Aβ 寡聚体(0.5μL/min),留针 5min 拔针。
·术后护理:腹腔注射青霉素(5 万 U / 只)2 天预防感染,单笼饲养,观察苏醒情况,术后 3 天避免应激。
2.模型验证(建模后 1-4 周)
·病理检测:注射后 21 天取脑,IHC 检测海马区 Aβ 沉积(6E10 染色)、小胶质细胞活化(Iba-1 染色,成功模型阳性细胞增 2-3 倍)。
·行为学测试:建模后 14 天做 Morris 水迷宫,与假手术组对比,建模组潜伏期延长≥50% 为成功。
3.优缺点
·优点:建模周期短(2 周),成本低(ICR 小鼠 20-30 元 / 只),可模拟散发性 AD 急性病理;
·缺点:病理局限于海马区,无法模拟 AD 进行性发展,不适合长期机制研究。
(三)D - 半乳糖 + AlCl₃联合诱导模型(模拟 AD 早期)
适用场景:AD 预防药物研究(如抗氧化剂筛选)、环境因素(如铝暴露)相关机制研究。
核心原理:D - 半乳糖导致氧化应激(ROS↑、SOD↓),Al³⁺抑制 Aβ 降解酶并促进 Aβ 沉积,二者联合模拟 AD 早期认知衰退与氧化损伤,病理温和。
1.操作要点
·试剂配制:D - 半乳糖用生理盐水配 5% 浓度(现配现用);AlCl₃配 0.2mol/L 浓度,调 pH 至 7.2(避免损伤腹腔),4℃保存≤1 周。
·给药方式:腹腔注射 D - 半乳糖(120mg/kg)+ AlCl₃(40mg/kg),每天 1 次,连续 42 天;对照组注射等体积生理盐水。
2.模型验证(建模 6 周后)
·氧化应激指标:检测血清 / 脑组织 SOD 活性(成功模型↓30%-40%)、MDA 含量(成功模型↑50%-60%)。
·行为学测试:新物体识别实验(成功模型探索新物体比值 < 0.45)、避暗实验(成功模型错误次数↑2-3 倍)。
·病理检测:HE 染色观察海马神经元,成功模型神经元数量↓20%-30%,排列紊乱。
3.优缺点
·优点:操作简单(无需定位仪),成本极低,适合大规模药物筛选;
·缺点:病理轻微(无明显 Aβ/tau 异常),与人类 AD 相似度低,不适合机制研究。
 
三、模型构建关键注意事项(避坑指南)
1.模型选择原则:长期机制研究(≥6 个月)选转基因模型,短期药物干预(1-4 周)选 Aβ 注射模型,抗氧化研究选 D - 半乳糖 + AlCl₃模型。
2.样本量与操作规范:每组至少 8-10 只小鼠(满足方差分析);转基因小鼠每 3 代换种鼠(防基因漂移),定期 PCR 验证基因型;Aβ 注射严格控孵育时间与坐标误差;腹腔注射时针头斜面朝上(30°-45°),避免刺伤内脏。
3.对照设置:需含空白对照(正常小鼠)、阴性对照(对应模型的生理盐水 / 野生型对照);可选阳性对照(多奈哌齐 1mg/kg/d 处理的模型小鼠),验证实验体系有效性。
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