抑郁癥、阿爾茲海默癥和帕金森氏病是三種常見的對腦功能產(chǎn)生重要影響的神經(jīng)精神類疾病。目前研究此類疾病模型主要方法是建立相關的動物模型,并進行相關行為學的實驗分析。
抑郁癥是一種功能性神經(jīng)障礙,以顯著持久的心境低落為核心特征,伴隨興趣減退、體重變化、睡眠障礙、社交回避等,部分患者伴有焦慮或自殺傾向。
阿爾茲海默癥(AD)是一種進行性神經(jīng)退行性疾病,以認知功能障礙、記憶喪失、神經(jīng)元死亡為主要特征,病理標志為β淀粉樣蛋白(Aβ)沉積和Tau蛋白過度磷酸化。
帕金森氏。≒D)是一種運動障礙性疾病,主要癥狀包括靜止性震顫、肌強直、運動遲緩,核心病理為黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元進行性丟失、α-突觸核蛋白聚集形成路易小體。
(一)抑郁癥
1、動物造模
(1)糖皮質(zhì)激素誘導抑郁:皮下注射外源性皮質(zhì)酮,持續(xù)注射3周。
(2)慢性不可預知溫和應激 (chronic unpredictable mild stress,CUMS)模型:冷水浸泡、禁水禁食、氣味刺激、光周期改變等應激方法,造模持續(xù)4周。
(3)慢性束縛應激(Chronic Restraint Stress,CRS)抑郁模型:控制實驗動物在特制塑料管內(nèi)數(shù)小時,限制全身活動自由并禁水禁食,造模持續(xù)4周。
2、抑郁行為學檢測
(1)曠場實驗:記錄并分析實驗動物在曠場中不同區(qū)域所待的時間及尿便次數(shù)、直立次數(shù)等行為。
(2)強迫游泳實驗:記錄并分析實驗動物在局限環(huán)境(水中)掙扎行為和靜止不動的情況。
(3)糖水偏好實驗:記錄并分析實驗動物對蔗糖溶液(1%-2%)和普通水的飲用偏好情況。
(4)懸尾實驗:記錄并分析實驗動物在懸掛狀態(tài)下掙扎行為和肢體不動的情況。
(二)阿爾茲海默癥
1、動物造模
Aβ注射模型:向海馬區(qū)立體定位注射Aβ1-40,誘導急性神經(jīng)元損傷。
(1)麻醉:SD或Wistar大鼠經(jīng)腹腔注射 0.4% 戊巴比妥鈉(0.2ml/10g)麻醉,繼而固定于立體定向儀上。
(2)注射:按照大鼠腦立體定位圖譜,以前囟為零起點,前囟后3.5mm處為穿刺點,中線右側(cè)旁開2 mm,而后牙科鉆鉆開顱骨,采用微量注射器自腦表面垂直進針3mm,(即AP=-3.5 mm, ML=2.0mm,DV=3.0mm),雙側(cè)海馬CA1區(qū)緩慢勻速注射Aβ1-40各10μg (1μl),留針5 min后退針,骨蠟封閉顱骨孔后縫合切口。 (注意:注射時出血量較大的動物認定為失敗,排除在實驗之外。)
2、行為學檢測
所有組別在給藥一周后進行Morris水迷宮試驗,試驗分為定位航行實驗和空間探索實驗。
(1)定位航行實驗:大鼠連續(xù)接受5天的訓練,每天4次,每次時間間隔30min,記錄下大鼠4個不同入水點和入水后找到平臺所需要的時間,即逃避潛伏期。大鼠找到平臺后或120s 內(nèi)找不到平臺(潛伏期記為 120s),則由實驗者將其拿上平 臺,在平臺上休息15s再進行下一次試驗。每天以小鼠4次訓練 潛伏期的平均值作為小鼠當日的學習4次潛伏期的平均成績作為當日的最終結(jié)果進入到最后統(tǒng)計。
(2)空間探索實驗:實驗的第6天,撤去平臺,從距離平臺的最遠端入水后,記錄下2mis內(nèi)大鼠的游泳軌跡,并觀察分析大鼠在目標象限的停留時間,以及它的穿越平臺的次數(shù)。
3、檢測指標
行為學結(jié)束后,摘取大鼠全腦,冰上剝?nèi)バ∧X,將剩余部分左右對切,一半放入4%多聚甲醛中固定,用于病理學檢測。另一半取海馬用于PCR和蛋白檢測。
(1)組織病理學
①尼氏染色:海馬組織固定后石蠟切片,進行尼氏染色,觀察海馬區(qū)神經(jīng)細胞形態(tài)和數(shù)量。光學顯微鏡下,計數(shù)視野下每組大鼠同一部位的神經(jīng)元數(shù)量,作統(tǒng)計分析。
②免疫熒光:免疫熒光染色,觀察海馬區(qū)Aβ1-40染色情況。熒光顯微鏡下,計數(shù)視野下每組大鼠同一部位的陽性斑塊數(shù)量,作統(tǒng)計分析。
③TUNEL染色: 海馬組織進行TUNEL染色,觀察神經(jīng)元凋亡情況。熒學顯微鏡下,計數(shù)視野下每組大鼠同一部位的陽性染色數(shù)量,作統(tǒng)計分析。
(2)標志因子水平:
①RT-qPCR檢測:收集海馬組織,提取RNA,反轉(zhuǎn)錄cDNA,PCR檢測caspase-3、Bcl-2和Bax的表達。
②Western-blot檢測:收集海馬組織蛋白,檢測active-caspase-3、Bcl-2和Bax的蛋白表達。
(三)帕金森氏病
1、動物造模
(1)6-羥多巴胺(6-OHDA)模型
6-羥多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)是多巴胺的羥基化衍生物,因其化學結(jié)構(gòu)與DA類似,因此能夠同DA競爭攝取位點,進而被攝入胞內(nèi)。進入胞內(nèi)后,6-OHDA能夠被氧化分解,產(chǎn)生活性氧,通過MAO(單胺氧化酶)進一步產(chǎn)生氧自由基,或直接引起線粒體功能障礙,導致DA能神經(jīng)元死亡。因其造成動物的生物化學和神經(jīng)化學損傷類似于PD,故常被用于誘導動物PD模型。
①SD大鼠適應一周后,腹腔注射0.4%戊巴比妥鈉(0.2ml/10g)麻醉,將麻醉后大鼠固定于腦立體定向儀上。剪開頭皮后用棉簽輕輕擦拭顱骨表面,暴露出前囟和后囟。
②調(diào)節(jié)立體定位儀,將前囟和后囟點的高度調(diào)節(jié)到一致。以前囟點為原點,找到注射位點所在的坐標。用顱骨鉆沿注射坐標位點鉆孔,以保證微量注射器進針時不碰到孔壁。使用微量注射器吸取6-OHDA(注意避光),緩慢插入注射位點,以0.5ul/min的速度將6-OHDA注射到目標腦區(qū),注射劑量為4μl。
(2)MPTP模型
MPTP穿過血腦屏障,作用于神經(jīng)膠質(zhì)細胞,產(chǎn)生甲基苯基吡啶離子MPP+。MPP+抑制線粒體呼吸功能,產(chǎn)生氧自由基,從而損傷DA能神經(jīng)元,造成細胞數(shù)量減少。靈長類動物對MPTP最敏感但受限制,大鼠和其他造模動物對此神經(jīng)毒素具有較大的抵抗力,因此常用小鼠進行造模。
①快速模型:腹腔或皮下注射MPTP,試劑現(xiàn)配現(xiàn)用?焖倌P涂煞譃閱未巫⑸浜投啻巫⑸洹未巫⑸涞膭30mg/kg,該模型損傷輕,易恢復;多次注射的劑量為20mg/kg,每隔2h注射1次,共3-4次,該模型損傷快且嚴重,DA神經(jīng)元的損傷到死亡可以在3d內(nèi)完成。
②慢速模型:腹腔或皮下注射MPTP,試劑現(xiàn)配現(xiàn)用。慢速模型需多次注射,每天1次,單次注射的劑量為20mg/kg,連續(xù)注射5-7d。該模型的成活率較高,實驗周期較長。
2、模型評價
帕金森動物模型會出現(xiàn)震顫麻痹、肌肉僵直等外在行為學上的癥狀,結(jié)合腦組織病理學指標。
(1)行為學實驗:游泳試驗,懸掛試驗,爬桿實驗。
(2)病理學指標:腦組織形態(tài)學(HE染色),紋狀體及黑質(zhì)內(nèi)的神經(jīng)元數(shù)量 。
(3)生化指標:紋狀體內(nèi)多巴胺定量檢測,抗氧化酶活力檢測。
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