神经毒素诱导帕金森病动物模型的概述

史肖锦,屈洪党.蚌埠医学院，安徽蚌埠　33000；.蚌埠医学院第一附属医院神经内科，安徽蚌埠　33000

神经毒素诱导帕金森病动物模型的概述

史肖锦1,屈洪党2
1.蚌埠医学院，安徽蚌埠233000；2.蚌埠医学院第一附属医院神经内科，安徽蚌埠233000

[摘要]帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种常见的神经系统退行性疾病，其主要的病理改变为黑质多巴胺能神经元的进行性丢失、纹状体多巴胺的耗竭和残留的神经元胞浆中路易小体的形成，但其确切病因仍未明确。目前对帕金森病病因和病理生理机制的认知，主要来源于对PD动物模型的深入研究。为进一步研究PD，该文对目前常用的神经毒素诱导的PD动物模型进行概述,为相关研究者选择合适的动物模型提供一定依据。

[关键词]帕金森病；动物模型；6-OHDA；MPTP；鱼藤酮；脂多糖

帕金森病是一种常见的慢性进行性神经系统退行性疾病，主要影响55岁以上的老年人群[1]，严重影响患者的生活质量。其主要的病理变化为黑质多巴胺能神经元的丢失和路易小体（Lewy body）沉积。它的确切病因仍未明确，目前的治疗主要是改善帕金森病人的运动症状。但典型的PD只有当黑质致密部超过50%的多巴胺神经递质退化时，才会出现运动症状[2]。最近的研究假设PD的发病机制可能涉及到多个起因，而不仅是一个因素[3]。经典的PD动物模型为神经毒素模型，主要针对多巴胺信号，导致选择性黑质多巴胺神经元变性，模拟PD大部分的病理和表型特征，治疗目标为恢复有效的多巴胺功能而缓解症状。小鼠是一种小哺乳类动物，具有基底神经节结构与功能，类似于人类大脑的同源结构。该文主要介绍常用的PD小鼠模型的特异性和局限性，使PD研究者根据实验的具体目的选择合适的PD动物模型。

16-羟基多巴（6-hydroxydopamine，6-OHDA）模型

1968年Ungerstedt应用6-OHDA首次成功的诱导出PD动物模型，6-OHDA与儿茶酚胺的化学结构相近，在细胞外通过细胞表达被DA和/或去甲肾上腺素转运体所识别，转运至DA神经元聚集在线粒体内，通过抑制线粒体复合酶I和IV阻断电子传递链，增加氧化应激，导致多巴胺神经元的变性。是否会导致大量多巴胺纹状体通路病变及纹状体DA的显著下降，取决于6-OHDA的注射剂量[4]。它不能通过血脑屏障（the blood brain barrier，BBB)，需利用立体定位仪定位注射入动物脑黑质致密部（Substantia Nigra Pars Compacta,SNpc）或前脑内侧束(the medial forebrain bundle ,MFB)或纹状体。SNpc或MFB定点注射12 h后即出现约90%的多巴胺细胞丢失，称为“急性完全损毁”模型，注射后需给予相关的支持护理，否则易死于不能取食和渴感缺乏等并发症[5]。纹状体定点注射使黑质多巴胺神经元进行性丢失，比SNpc或MFB定点注射病变过程缓慢而温和，更符合PD的进行性发病过程[6]。

6-OHDA模型的优势为仅诱导一侧大脑半球的神经变性，致对侧身体的行为学症状，可更好的评估其运动障碍及药物治疗效果。其缺点是小鼠死亡率较高，且没有路易小体的沉积，不能模拟PD的发病机制，因此被看作是一个人工的急性黑质纹状体损害模型。

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

MPTP在1980s因导致人类PD而被认知，很快被用来诱导PD动物模型。它为高亲脂性化合物，能有效的透过BBB，主要被小胶质细胞识别，被单胺氧化酶氧化成MPDP+,随后自氧化成毒素MPP+。在细胞外通过多巴胺转运蛋白（DAT）被DA神经元摄取，MPP+阻断神经元线粒体复合酶I的活性，大幅度增加氧化应激的水平。MPP+可在12～72 h之内导致纹状体多巴胺水平下降，并逐渐导致SNps多巴胺神经元的死亡。MPTP主要采用腹腔内注射或皮下注射的全身给药方式，可建立大剂量一次注射的急性PD模型和小剂量长期注射的慢性PD模型。一般首选慢性或亚急性模型，因急性模型死亡率较高，且症状主要由纹状体DA水平和酪氨酸羟化酶下降所致，可自发的恢复至正常，行为学持续时间较短。而小剂量MPTP诱导的慢性模型，2周后开始出现运动迟缓症状，并可持续至6个月，其行为学表现更加明显和稳定，有时可在细胞内形成α-突触核蛋白的包含物[7]。

MPTP模型是最常用的PD模型，MPTP模型不仅能复制PD的行为学症状，且准确的模拟黑质纹状体系统的退行性变。另外MPTP模型可影响肠道DA神经系统致结肠蠕动障碍，消化功能障碍是PD病人早期的主要症状。最后MPTP模型对于研究PD线粒体功能障碍的实验也较价值。但MPTP急性模型具有比较高的死亡率和可变，其急性退行性变也不能模拟PD病因的复杂性和多变性。

3　鱼藤酮模型

流行病学证据表明暴露于杀虫剂可增加PD的患病风险，故使用农药诱导PD动物模型引起大家关注。最引起关注的是鱼藤酮，它是一种天然的杀虫剂，可通过静脉、皮下、腹腔注射或口服等方式给药。它是一种高亲脂性化合物，可通过血脑屏障进入脑内,抑制线粒体复合酶I的活性，降低谷胱甘肽的水平，产生大量的活性氧，并可间接抑制泛素系统[8]。鱼藤酮对小鼠多巴胺系统相当温和，一般SNpc多巴胺细胞丢失不超过45%[9]，低于出现人类PD症状的阈值，但鱼藤酮小鼠模型可出现行为学症状。Hoglinger[10]认为这不仅是多巴胺系统退行性变的原因，与鱼藤酮影响纹状体5-TH神经元、cAMP调节的磷蛋白和蓝斑也有关系。鱼藤酮模型最大的缺点是其全身性毒性作用，主要影响心血管系统。其主要的优势为黑质纹状体通路及肠道神经元均出现路易小体[11]，故鱼藤酮模型可以成为研究PD早期阶段周围神经系统病理的模型。

4　神经炎症模型

炎症最近成为PD发病机制的重要因素，当前使用的所有神经毒素均可诱导黒质纹状体束均出现神经炎症反应。为了模拟这方面的PD模型，可以选择注射脂多（lipopolysaccharide，LPS)。它是一种内毒素，可全身或定点注射给药，通过小胶质细胞活化和细胞毒性分子释放，诱导黑质纹状体通路急性损害和类帕金森病症状。Hunter等人[12]将LPS注入小鼠纹状体，诱导黒质纹状体通路进行性退变，4周后注入SNps 41%的细胞丢失，而纹状体DA水平降低42%。LPS模型适用于PD炎症机制的相关实验研究，但它缺乏基底神经节之外的症状和急性自然的诱导变性。

5　结语

神经毒素PD模型是经典的动物模型，然而他们仅出现局限的生化反应而无明显的PD病理学改变，且其作用是短暂的，通常仅用于测试药物的治疗效果。因此模拟出一个具有所有病理和表型特征的动物模型，是一个有待解决的问题。随着PD“基因时代”的来临，基因模型更贴切的复制PD的发病过程，虽然基因模型未证实是否复制PD的大部分的主要特征，但其为研究PD的病因及验证PD修饰治疗方法的研究者提供了补充性的选择。

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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

[中图分类号]R4

[文献标识码]A

[文章编号]1674-0742（2015）07（c）－0197-02

[作者简介]史肖锦（1988.8-），女，安徽宿州人，硕士在读，医师，研究方向：神经病学。

[通讯作者]屈洪党(1963.7-),男,安徽太和人，本科，主任医师，研究方向：神经病学。

收稿日期：（2015-04-26）