神經毒素誘導帕金森病動物模型的概述

史肖錦,屈洪黨.蚌埠醫學院，安徽蚌埠　33000；.蚌埠醫學院第一附屬醫院神經內科，安徽蚌埠　33000

神經毒素誘導帕金森病動物模型的概述

史肖錦1,屈洪黨2
1.蚌埠醫學院，安徽蚌埠233000；2.蚌埠醫學院第一附屬醫院神經內科，安徽蚌埠233000

[摘要]帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一種常見的神經系統退行性疾病，其主要的病理改變為黑質多巴胺能神經元的進行性丟失、紋狀體多巴胺的耗竭和殘留的神經元胞漿中路易小體的形成，但其確切病因仍未明確。目前對帕金森病病因和病理生理機制的認知，主要來源于對PD動物模型的深入研究。為進一步研究PD，該文對目前常用的神經毒素誘導的PD動物模型進行概述,為相關研究者選擇合適的動物模型提供一定依據。

[關鍵詞]帕金森?。粍游锬Ｐ?；6-OHDA；MPTP；魚藤酮；脂多糖

帕金森病是一種常見的慢性進行性神經系統退行性疾病，主要影響55歲以上的老年人群[1]，嚴重影響患者的生活質量。其主要的病理變化為黑質多巴胺能神經元的丟失和路易小體（Lewy body）沉積。它的確切病因仍未明確，目前的治療主要是改善帕金森病人的運動癥狀。但典型的PD只有當黑質致密部超過50%的多巴胺神經遞質退化時，才會出現運動癥狀[2]。最近的研究假設PD的發病機制可能涉及到多個起因，而不僅是一個因素[3]。經典的PD動物模型為神經毒素模型，主要針對多巴胺信號，導致選擇性黑質多巴胺神經元變性，模擬PD大部分的病理和表型特征，治療目標為恢復有效的多巴胺功能而緩解癥狀。小鼠是一種小哺乳類動物，具有基底神經節結構與功能，類似于人類大腦的同源結構。該文主要介紹常用的PD小鼠模型的特異性和局限性，使PD研究者根據實驗的具體目的選擇合適的PD動物模型。

16-羥基多巴（6-hydroxydopamine，6-OHDA）模型

1968年Ungerstedt應用6-OHDA首次成功的誘導出PD動物模型，6-OHDA與兒茶酚胺的化學結構相近，在細胞外通過細胞表達被DA和/或去甲腎上腺素轉運體所識別，轉運至DA神經元聚集在線粒體內，通過抑制線粒體復合酶I和IV阻斷電子傳遞鏈，增加氧化應激，導致多巴胺神經元的變性。是否會導致大量多巴胺紋狀體通路病變及紋狀體DA的顯著下降，取決于6-OHDA的注射劑量[4]。它不能通過血腦屏障（the blood brain barrier，BBB)，需利用立體定位儀定位注射入動物腦黑質致密部（Substantia Nigra Pars Compacta,SNpc）或前腦內側束(the medial forebrain bundle ,MFB)或紋狀體。SNpc或MFB定點注射12 h后即出現約90%的多巴胺細胞丟失，稱為“急性完全損毀”模型，注射后需給予相關的支持護理，否則易死于不能取食和渴感缺乏等并發癥[5]。紋狀體定點注射使黑質多巴胺神經元進行性丟失，比SNpc或MFB定點注射病變過程緩慢而溫和，更符合PD的進行性發病過程[6]。

6-OHDA模型的優勢為僅誘導一側大腦半球的神經變性，致對側身體的行為學癥狀，可更好的評估其運動障礙及藥物治療效果。其缺點是小鼠死亡率較高，且沒有路易小體的沉積，不能模擬PD的發病機制，因此被看作是一個人工的急性黑質紋狀體損害模型。

2MPTP（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine）模型

MPTP在1980s因導致人類PD而被認知，很快被用來誘導PD動物模型。它為高親脂性化合物，能有效的透過BBB，主要被小膠質細胞識別，被單胺氧化酶氧化成MPDP+,隨后自氧化成毒素MPP+。在細胞外通過多巴胺轉運蛋白（DAT）被DA神經元攝取，MPP+阻斷神經元線粒體復合酶I的活性，大幅度增加氧化應激的水平。MPP+可在12～72 h之內導致紋狀體多巴胺水平下降，并逐漸導致SNps多巴胺神經元的死亡。MPTP主要采用腹腔內注射或皮下注射的全身給藥方式，可建立大劑量一次注射的急性PD模型和小劑量長期注射的慢性PD模型。一般首選慢性或亞急性模型，因急性模型死亡率較高，且癥狀主要由紋狀體DA水平和酪氨酸羥化酶下降所致，可自發的恢復至正常，行為學持續時間較短。而小劑量MPTP誘導的慢性模型，2周后開始出現運動遲緩癥狀，并可持續至6個月，其行為學表現更加明顯和穩定，有時可在細胞內形成α-突觸核蛋白的包含物[7]。

MPTP模型是最常用的PD模型，MPTP模型不僅能復制PD的行為學癥狀，且準確的模擬黑質紋狀體系統的退行性變。另外MPTP模型可影響腸道DA神經系統致結腸蠕動障礙，消化功能障礙是PD病人早期的主要癥狀。最后MPTP模型對于研究PD線粒體功能障礙的實驗也較價值。但MPTP急性模型具有比較高的死亡率和可變，其急性退行性變也不能模擬PD病因的復雜性和多變性。

3　魚藤酮模型

流行病學證據表明暴露于殺蟲劑可增加PD的患病風險，故使用農藥誘導PD動物模型引起大家關注。最引起關注的是魚藤酮，它是一種天然的殺蟲劑，可通過靜脈、皮下、腹腔注射或口服等方式給藥。它是一種高親脂性化合物，可通過血腦屏障進入腦內,抑制線粒體復合酶I的活性，降低谷胱甘肽的水平，產生大量的活性氧，并可間接抑制泛素系統[8]。魚藤酮對小鼠多巴胺系統相當溫和，一般SNpc多巴胺細胞丟失不超過45%[9]，低于出現人類PD癥狀的閾值，但魚藤酮小鼠模型可出現行為學癥狀。Hoglinger[10]認為這不僅是多巴胺系統退行性變的原因，與魚藤酮影響紋狀體5-TH神經元、cAMP調節的磷蛋白和藍斑也有關系。魚藤酮模型最大的缺點是其全身性毒性作用，主要影響心血管系統。其主要的優勢為黑質紋狀體通路及腸道神經元均出現路易小體[11]，故魚藤酮模型可以成為研究PD早期階段周圍神經系統病理的模型。

4　神經炎癥模型

炎癥最近成為PD發病機制的重要因素，當前使用的所有神經毒素均可誘導黒質紋狀體束均出現神經炎癥反應。為了模擬這方面的PD模型，可以選擇注射脂多（lipopolysaccharide，LPS)。它是一種內毒素，可全身或定點注射給藥，通過小膠質細胞活化和細胞毒性分子釋放，誘導黑質紋狀體通路急性損害和類帕金森病癥狀。Hunter等人[12]將LPS注入小鼠紋狀體，誘導黒質紋狀體通路進行性退變，4周后注入SNps 41%的細胞丟失，而紋狀體DA水平降低42%。LPS模型適用于PD炎癥機制的相關實驗研究，但它缺乏基底神經節之外的癥狀和急性自然的誘導變性。

5　結語

神經毒素PD模型是經典的動物模型，然而他們僅出現局限的生化反應而無明顯的PD病理學改變，且其作用是短暫的，通常僅用于測試藥物的治療效果。因此模擬出一個具有所有病理和表型特征的動物模型，是一個有待解決的問題。隨著PD“基因時代”的來臨，基因模型更貼切的復制PD的發病過程，雖然基因模型未證實是否復制PD的大部分的主要特征，但其為研究PD的病因及驗證PD修飾治療方法的研究者提供了補充性的選擇。

[參考文獻]

[1]孫濤.帕金森病實驗動物模型的研究進展[J].中國新藥雜志, 2014(18): 15.

[2]Bobela W, Zheng L, Schneider B L. Overview of Mouse Models of Parkinson's Disease[J]. Current Protocols in Mouse Biology, 121-139.

[3]Huang Y, Halliday G M. Aspects of innate immunity and Parkinson’s disease[J]. Frontiers in pharmacology, 2012, 3.

[4]王玉玲,高華,楊新玲. 6-羥基多巴胺單側兩點注射法構建的帕金森病模型鼠[J].中國組織工程研究, 2013, 17(46): 8030-8035.

[5]Issy A C, Padovan-Neto F E, Lazzarini M, et al. Disturbance of sensorimotor filtering in the 6-OHDA rodent model of Parkinson's disease[J]. Life sciences, 2015(125): 71-78.

[6]Stott S R W, Barker R A. Time course of dopamine neuron loss and glial response in the 6‐OHDA striatal mouse model of Parkinson's disease[J]. European Journal of Neuroscience, 2014, 39(6): 1042-1056.

[7]朱敏,唐紅敏,余平波,等. MPTP對小鼠中腦α-突觸核蛋白線粒體表達和線粒體形態改變的影響[J].神經解剖學雜志, 2014,4(2):189-198.

[8]Goldstein D S, Sullivan P, Cooney A, et al. Rotenone decreases intracellular aldehyde dehydrogenase activity: implications for the pathogenesis of Parkinson's disease[J]. Journal of neurochemistry, 2015, 133(1): 14-25.

[9]呂超男,毛文靜,馬原源,等.司來吉蘭對帕金森病模型大鼠黑質紋狀體TH及GDNF表達的影響[J].天津醫藥, 2015, 43(2): 154-157.

[10]Ho glinger G U, Oertel W H, Hirsch E C. The rotenone model of Parkinsonism—the five years inspection [M]//Parkinson’s Disease and Related Disorders. Springer Vienna，2006: 269-272.

[11]Tasselli M, Chaumette T, Paillusson S, et al. Effects of oral administration of rotenone on gastrointestinal functions in mice[J].Neurogastroenterology & Motility, 2013, 25(3): e183-e193.

[12]Hunter R L, Cheng B, Choi D Y, et al. Intrastriatal lipopolysaccharide injection induces parkinsonism in C57/B6 mice [J].Journal of neuroscience research, 2009, 87(8):1913-1921.

Overview of Neurotoxin Induced Animal Models of Parkinson's Disease

SHI Xiao-jin1,QU Hong-dang2
1.Bengbu Medical College, Bengbu, Anhui Province, 233000 China; 2.Department of internal medicine neurology, the First Affiliated Hospital of Bengbu Medical College, Bengbu, Anhui Province, 233000 China

[Abstract]Parkinson's disease (PD) is a common neurodegenerative disease, the main pathological is progressive losing of dopaminergic neurons, depletion of striatal dopamine and formation of Lewy bodies in residual neuronal cytoplasm, but the exact cause is not clear. At present, the etiology and pathophysiology of Parkinson's disease are mainly derived from the PD animal model. For further study of PD, the paper aims to survey the animal model of PD induced by neurotoxin, and the purpose is to provide the basis of selecting suitable animal model.

[Key words]Parkinson's disease; Animal models; 6-OHDA; MPTP; Rotenone; LPS

[中圖分類號]R4

[文獻標識碼]A

[文章編號]1674-0742（2015）07（c）－0197-02

[作者簡介]史肖錦（1988.8-），女，安徽宿州人，碩士在讀，醫師，研究方向：神經病學。

[通訊作者]屈洪黨(1963.7-),男,安徽太和人，本科，主任醫師，研究方向：神經病學。

收稿日期：（2015-04-26）