Forskningens framsteg av Alzheimers sjukdomssyndrom i kombination med djurmodeller
Feb 11, 2025
Abstrakt Alzheimers sjukdom (AD)är en vanlig neurodegenerativ sjukdom. Traditionell kinesisk medicin är effektiv för att behandla AD. Kombinationen av sjukdom och syndrom med djurmodell är grunden och förutsättningen för relaterad forskning. I detta dokument sammanfattas studier på icke-transgena AD-djurmodeller och AD-sjukdom och syndrom kombinerade djurmodeller. Det konstaterades att det finns åtta vanliga icke-transgena AD-djurmodeller, inklusive åldrande typ (naturlig åldrande typ, snabb åldringstyp, inducerad åldrande typ) och injektionsinducerad skadetyp (en injektion av djurmodell, tau-skada-typ, kolinergisk systemskada modell, neuroinflammationsmodell och aluminiumförgiftningsinduktionsmodell). AD -syndrom i kombination med djurmodeller inkluderar njurbrist/njurbrist/njurbristmassa tom, slem turbiditetsblockande öppning, blodstasisblockering av säkerheter, slemstasislåsning, leverdepression och slem vätskestagnation värme. I detta dokument granskas fördelarna och nackdelarna med varje modellreplikationsmetod för att ge referens och stöd för den framtida studien av AD -sjukdom och syndrom i kombination med djurmodeller.
Nyckelord Alzheimers sjukdom; djurmodell;kombination av sjukdom och syndrom;forskningsframsteg
Alzheimers sjukdom (AD)är en neurodegenerativ sjukdom nära relaterad till åldrande, kännetecknad av progressiv kognitiv och minnesnedsättning [1]. Förekomsten av AD ökar med åldern. AD är den vanligaste orsaken till demens och står för 60% till 70% av demensfall [2]. Det finns nästan 15,07 miljoner patienter med demens i mitt land, varav cirka 9,83 miljoner är AD -patienter [3]. Sjukdomen har en lumsk början och kännetecknas av kontinuerlig progression, som allvarligt påverkar patientens livskvalitet och medför en enorm ekonomisk börda för patientens familj och samhälle [4].
Djurexperiment är en viktig drivkraft för utvecklingen av medicin och en bro mellan grundläggande och klinisk medicin. Att etablera en korrekt djurmodell är en oundgänglig experimentell grund och förutsättning för att genomföra djurförsök. För närvarande är de vanligt använda AD-djurmodellerna ungefär uppdelade i fyra typer: "Åldrande typ, injektionsinducerad typ, transgen typ och kombinerad typ" [5].
Nya växtbaserade cistanche-tillskott för anti-Alzheimers sjukdom (AD
Sjukdomssyndromet Combined Animal Model är en derivatprodukt som utvecklats under ledning av kombinationen av idéerna om traditionell kinesisk medicindifferentiering och moderna medicinska teorier. Egenskaperna hos modellen är att den replikerar samma eller liknande faktorer som mänskliga sjukdomar och syndrom hos djur, medan de simulerar information relaterad till "sjukdom" och "syndrom". Det är mer övertygande än djurmodeller av enkel "sjukdom" eller enkelt "syndrom" [6]. För att ytterligare undersöka verkningsmekanismen för traditionell kinesisk medicin vid behandling av AD och utvärdera effektiviteten av traditionell kinesisk medicin, är att etablera ett standardiserat sjukdomssyndrom kombinerat djurmodell ett viktigt sätt att främja moderniseringen av traditionell kinesisk medicin och är av stor betydelse [7]. Därför granskar denna artikel systematiskt beredningsmetoderna för vanliga icke-transgena AD-djurmodeller och deras respektive fördelar och nackdelar. På grundval av detta sammanfattar det det befintliga AD-sjukdomssyndromet kombinerade djurmodeller och sammanfattar deras konstruktionsmetoder, utvärderingsmodeller etc. för att ge en referens för forskning om sjukdomssyndrom kombinerade djurmodeller och ger en djurmodellbas för framtida TCM-forskning om AD (figur 1).
Bild 1 Allmänt av AD-icke-transgen djurmodell och sjukdomssyndrom kombinerad djurmodell
Tabell1 Sammanfattning av egenskaper hos icke-transgena AD-djurmodeller
1.1 Djurmodeller av åldrande annons
AD är en neurodegenerativ sjukdom nära relaterad till åldrande. Det är av stor betydelse att konstruera en djurmodell som liknar åldrande och i överensstämmelse med de kliniska manifestationerna hos äldre patienter för att ytterligare studera åldrande. För närvarande inkluderar de gemensamma åldrande AD -djurmodellerna tre typer: "naturlig åldrande typ, snabb åldrande typ och inducerad åldrande typ".
1.1.1 naturlig åldrande typ
AD är vanligt hos personer över 65 år [21]. Naturliga åldrande modeller använder vanligtvis möss och råttor. Åldern för åldriga möss är 12 till 20 månader, åldern för tidiga åldrar-råttor är 21 till 26 månader [22] och åldern för råttor i sena åldrande är 30 till 32 månader [23]. Den naturliga åldringsmodellen visar en minskning av inlärnings- och minnesförmågor, åtföljd av atrofi av hjärnneuroner, vilket är förenligt med de kliniska manifestationerna hos äldre patienter [5]. Jämfört med icke-mänskliga primater har gnagarexperiment en kortare experimentcykel, är relativt ekonomiska och sparar tid och ansträngning [8]. Nackdelen är att naturligtvis åldrande djurmodeller inte kan simulera alla manifestationer av AD och är benägna att döda under experimentet. Till exempel Lu Xia et al. [9] fann tau -protein med hög molekylvikt i gråmaterialet, vitmaterialet och ryggmärgen hos råttor under 24 månader gammal. De fann också att innehållet i medium molekylvikt tau i gråmaterialet och vita ämnet för dessa råttor var signifikant högre än i den vuxna gruppen, vilket kan vara ett kompensatoriskt svar på åldringsprocessen. Gao Lin et al. [10] fann att minnesförmågan hos äldre råttor (över 12 månader gamla) försämrades, och en stor mängd av en 1-42 deponerades i hippocampus, åtföljd av krympning eller förlust av neuroner och infiltration av gliaceller.
1.1.2 Snabb åldringstyp
Den senescens accelererade musen (SAM) härstammar från inavel av AKR/J -möss och är uppdelad i nio underlag. Bland dem är SAMP8 en allmänt erkänd åldrande modell. Dess hjärnvävnad innehåller en stor mängd deponerad amyloid -protein (A), vilket indikerar att SAMP8 -modellen har egenskaper som liknar de huvudsakliga patologiska förändringarna av AD. Därför är det en relativt mogen modell för att studera AD [24] och används ofta i studien av lärande och minnesunderskott och åldrande relaterade mekanismer [25-26]. SAMP8 -möss visade tecken på åldrande såsom håravfall vid 4 månaders ålder. Vid 5 månaders ålder observerades en minskning av antalet neuroner, onormal neurotransmittermetabolism och nervcellatrofi i mössen. Samtidigt inträffade förändringar som minskad inlärning och minnesförmåga och kognitiv nedsättning. Vid 8 månaders ålder dök förändringar i dendriter, synapser och neuroner, som var förenliga med de kliniska egenskaperna och neuropatologiska förändringarna hos AD -patienter. Emellertid gör dess korta livscykel, höga pris och komplexa mekanismer involverade det olämpligt för långsiktig forskning och enstaka studier.
Forskning om mekanismen [27-28]. Zan Shujie et al. [11] fann att SAMP8-möss visade tecken på nedsatt rumslig inlärningsförmåga och kortvarigt minne vid 4 månaders ålder, och uttrycket av en 1-42 i hippocampus ökades avsevärt. Duan Liqi et al. [29] etablerade en snabb åldrande mus SAMP8 -modell och fann att administration av Xixin -avkokning förbättrade deras rumsliga inlärnings- och minnesförmågor och minskade genereringen och avsättningen av en 1-42 i hippocampus och kolvävnader.
1.1.3 inducerad åldrande
Den inducerade senescenstypen är en AD-djurmodell där metaboliska störningar induceras av subkutan eller intraperitoneal injektion av D-galaktos (D-GAL) för att inducera åldrande. Denna modelleringsmetod har fördelarna med låga experimentella kostnader, stabila experimentella resultat, enkel modelleringsmetod, kort modelleringstid och hög repeterbarhet och har använts allmänt av forskare hemma och utomlands [30]. Till exempel Yu et al. [31] använde en D-Gal-inducerad åldrande råttmodell och fann att flyktinglatensen för modellråttorna förlängdes och tiden de stannade i målkvadranten minskades efter Morris Water Maze-testning. Utöver ovanstående fördelar har användningen av D-GAL för att konstruera en åldrande AD-modell fortfarande nackdelarna med en lång modelleringscykel, är djuren mycket troligt att utveckla andra sjukdomar eller dö under modellering, och det finns ingen AD-relaterad karakteristisk patologi såsom en avsättning i hjärnvävnaden [32]. Därför används det ofta för att skapa en sammansatt modell och för att konstruera en AD -djurmodell tillsammans med andra induktionsmetoder. Till exempel Qu Yan et al. [12] etablerade en AD-modell genom att kombinera subkutan injektion av D-gal med injektion av en 1-42 oligomerer i hippocampus. Resultaten visade att modellmössen visade ångestliknande beteenden och försämring av rumsligt lärande minne och episodiskt minne. Dessutom finns det också sammansatta modelleringsmetoder såsom D-Gal i kombination med en oligomerer, D-Gal i kombination med aluminiumklorid (ALCL3) och D-GAL kombinerat med natriumnitrit [33], vilket kan övervinna begränsningarna för en enda modell som inte kan simulera alla patologiska manifestationer av AD.
1.2 Injektionsinducerad skada ad djurmodell
Etiologin och patogenesen för AD är relativt komplexa. Baserat på olika patogeneser har flera hypoteser föreslagits, inklusive A -hypotesen, den onormala fosforyleringen av tau -proteinhypotesen, den kolinergiska hypotesen, den inflammatoriska skadahypotesen och aluminiumförgiftningshypotesen [34]. På grundval av att helt förstå etiologin och patogenesen för AD är det av en stor betydelse för behandlingen och banbrytande forskning av AD är att etablera en AD-djur som är nära besläktad med sjukdomshypotesen.
1.2.1 En injektionsdjursmodell
Patogenesen av AD är komplex och involverar flera patogena faktorer, bland vilka A -hypotesen upptar en dominerande position bland nuvarande hypoteser [35]. Avsättningen av en kan utlösa en kaskadreaktion, främja strukturell degeneration av neuronala nätverk, inducera synaptisk skada och neuronal förlust och orsaka irreversibel neuronal atrofi och neurodegeneration i hjärnan, vilket är en nyckelfaktor som orsakar AD [36]. Den A -inducerade AD -djurmodellen involverar huvudsakligen injicering av ett fragment i specifika hjärnregioner för djur för att inducera en avsättning. Vanligt injicerade hjärnregioner inkluderar hippocampus och laterala ventriklar. Till exempel Zhang Jingfan et al. [13] replikerade AD -råttmodellen genom att injicera 5 ul av en 1-42 -lösning (10 ug) i den bilaterala hippocampus hos råttorna. Efter replikering visade resultaten av Morris Water Maze -testet att flyktinglatensen för modellråttorna var signifikant förlängd jämfört med den tomma gruppen, och antalet gånger plattformen korsades och tiden som tillbringades i plattformskvadranten minskades signifikant;
Samtidigt avslöjade hematoxylin-eosin (HE) färgning att antalet neuroner i de replikerade modellråttorna minskades och några av cellkärnorna visade krympning; Ett stort antal a -positiva celler sågs också i CA1 -regionen i hippocampus. Ovanstående forskningsresultat antyder att injektion av en 1-42 kan orsaka avsättning, skada på hippocampala neuroner och nedsatt inlärning och minnesförmåga hos råttor. Den A -inducerade modellen är en akut skada som snabbt kan producera en AD -patologisk modell. Upprepade injektioner krävs för att uppnå stabilitet. Dessutom kan felaktig injektion lätt leda till en ansamling på injektionsstället, vilket resulterar i överdrivna lokala koncentrationer och lokala skador.
1.2.2 Tau -proteinskador
Tau -protein, ett hyperfosforylerat tubulin, spelar en viktig roll i AD -neuronal apoptos. Den onormala fosforyleringshypotesen om tau -protein anser att överfosforylerat tau -protein förlorar sin förmåga att binda till mikrotubuli och förlorar sin ursprungliga funktion. Överfosforylerade tau -proteinaggregat i celler i form av dubbla spiralformade filament, raka filament och trassliga skelett för att bilda intracellulära neurofibrillära trasslar (NFT), vilket så småningom leder till neuronal degeneration och död, och därmed bildar AD [37]. Intracerebral injektion av tau-protein kan producera NFTS-liknande strukturer och påskynda bildningen av relaterade patologiska egenskaper hos AD-modellmöss [38-39]. Fördelarna och nackdelarna med att injicera tau -protein för att replikera AD -modellen är desamma som för att injicera a. Dessutom används för närvarande intracerebral injektion av fosfatidinsyrainhibitorer såsom okadainsyra i stor utsträckning, vilket också kan leda till hyperfosforylering av tau -protein. Hyperfosforylerat tau -protein finns i NFT inom neuroner, vilket är ett viktigt patologiskt drag i AD [40]. Denna modelleringsmetod har egenskaperna för enkel drift, låg kostnad och kort modelleringscykel [41], men modellen saknar amyloidskador.
Till exempel Çakır et al. [14] injicerade okadainsyra i de bilaterala ventriklarna hos råttor för att replikera AD -modellen. Resultaten visade att nivåerna av kaspas -3, fosforylerad-tau- (Ser396), A, tumörnekrosfaktor- (TNF-) och interleukin -1 (IL -1) i cerebral cortex och hippal-CA3-regionerna. Morris Water Maze -experimentet visade att injektionen av okadainsyra skulle försämra råttornas rumsliga minne.
1.2.3 Cholinergic System Damage Model
Det kolinergiska systemet ansvarar för att reglera kroppens inlärnings- och minnesförmåga, och förekomsten och utvecklingen av AD är nära besläktad med avvikelser i detta system. Vanligt använda kemiska medel som skadar det kolinergiska systemet inkluderar colchicine och scopolamin. Denna modell saknar de typiska patologiska egenskaperna hos AD, och vissa kemiska medel som skadar det kolinergiska systemet har reversibla effekter, vilket är inkonsekvent med den irreversibla neurologiska skadan på AD [42]. Colchicine är en alkaloid härrörande från frön från växten colchicum. Intracerebroventrikulär injektion av colchicine kan orsaka progressiv minnesnedsättning och neurodegeneration hos råttor, vilket är karakteristiskt för en sporadisk modell av AD [43]. Lakshmisha et al. [15] använde colchicine för att inducera AD -råttmodell för att utvärdera effekterna av resveratrol och resveratrol i kombination med donepezil på det numeriska uttrycket av mikroglia och astrocyter i frontala lob och hippocampus hos modellråttor. Resultaten visade att antalet mikroglia i AD -modellråttor ökades signifikant. Sil et al. [16] fann att intracerebral injektion av colchicine kan inducera cerebral
Hästneuronal degeneration och neuroinflammatoriskt svar, och ökningen av neuronal degeneration överensstämmer med ökningen av neuroinflammatoriskt svar i detta område, vilket antyder att denna modellråtta kan tjäna som en sporadisk AD -modell.
Den kolinergiska hypotesen anser att kolinerg brist orsakad av förlust av kolinergiska celler och reduktion av acetylkolin (ACH) är en viktig orsak till tidig AD [44-45]. Scopolamin är en M-kolinerg receptorantagonist som kan korsa blod-hjärnbarriären för att nå nervcentret och binda till M-receptorerna i centrala nervsystemet, därmed blockera bindningen av receptorerna till Ach, hämma funktionen av det centrala systemet, orsakar kolinerergiska störningar och ultimt att leda till manifestationer och minnesnärande och minnesnedie). Scopolamine är en av de mest använda metoderna för att etablera AD -modeller. Det kan hämma inlärning och minne på kort sikt, men dess effekt är icke-selektiv och kan inte exakt identifiera receptortypen i ett specifikt hjärnregion. Det saknar också karakteristiska patologiska förändringar av AD, såsom tau -proteinhyperfosforylering och en deponering [48]. Yerraguravagari et al. [17] använde scopolamin för att replikera en AD-råttmodell med inlärning och minnesnedsättning och fann att inlärnings- och minnesförmågan hos de replikerade modellråttorna minskades signifikant, kolinesterasnivåerna ökades signifikant och den hjärn-härledda neurotrofiska faktorn (BDNF) minskades. Förutom de två kemiska medlen som skadar det kolinergiska systemet som nämns ovan, har ett fåtal forskare använt immunotoxinet 192- IgG-saporin för att upprätta en AD-modell av kolinergisk systemskada [49].
1.2.4 Neuroinflammation Model
För närvarande har fler och fler studier visat att neuroinflammation också spelar en avgörande roll i förekomsten och utvecklingen av andra degenerativa sjukdomar såsom AD [2,50]. Neuroinflammationsmodellen för AD är främst baserad på cellmodellen. Microglia och astrocyter är viktiga mediatorer för neuroinflammation. Aktiveringen och spridningen av dessa två celler inträffar före bildningen av A och NFT [51]. AD Neuroinflammation -modellen induceras huvudsakligen av lipopolysackarid (LPS) och streptozocin (STZ). LPS är ett klassiskt inflammatoriskt medel och en komponent i den yttre cellväggen i Gram-negativa bakterier [52-53]. Om LPS kommer in i människokroppen eller hjärnan, orsakar det inflammation och fungerar som ett endotoxin, vilket främjar amyloidpatologi, tau -patologi och mikroglial aktivering, vilket leder till neurodegeneration i AD [54].
Xie et al. [18] etablerade en neuroinflammationsmodell genom intraperitoneal injektion av LPS. Resultaten visade att mikroglia i hjärnvävnaden hos modellråttorna aktiverades, och nivåerna av IL -1, TNF- och IL -6 i hjärnvävnaden ökades, vilket indikerar att neuroinflammationsmodellen framgångsrikt replikerades. Spontan aktivitet, nytt objektigenkänning och Morris Water Maze -experiment visade att modellråttorna hade nedsatt inlärning och minnesförmåga.
STZ är ett nitrosourea -derivat. Lågdosinjektion av STZ kan störa homeostasen av insulinsignalering i hjärnan, vilket leder till energimetabolismstörningar, en avsättning i hjärnan, tau hyperfosforylering [55] och neuroinflammation [56], som är patologiska förändringar som liknar sporadisk AD. Det kan också orsaka nedsatt inlärning och minnesförmåga och kognitiv nedsättning [57]. AD-modellen inducerad genom intracerebroventrikulär injektion av STZ har visat sig öka nivåerna av pro-inflammatoriska faktorer såsom TNF-, IL -1 och IL -6 i hjärnan [58] och uppreglera kärnfaktor-KB (NF-KB) [59]. Denna modelleringsmetod har emellertid också brister såsom instabil modelleringsframgångsgrad och hög dödlighet under modelleringen [60]. Gáll et al. [19]
2015 inducerades AD-liknande symtom hos Wistar-råttor genom intracerebroventrikulär injektion av STZ. Resultaten av öppet fält, nytt objektigenkänning och radiella arm -labyrinttester visade att modellråttorna visade kognitiv beteendemässig nedgång och en signifikant ökning av nivån på astrocyter i hippocampus.
1.2.5 Induktionsmodell för aluminium
"Aluminiumförgiftningshypotesen" anser att aluminium är neurotoxisk och kan skada neuroner efter att ha kommit in i hjärnan, samtidigt som det minskade nervsystemets funktion och inlärnings- och minnesförmågor [61]. Dessutom kan aluminium polymerisera med A i hjärnan, därmed producera ett stort antal syrefria radikaler, främja lipidperoxidation, vilket leder till membranskador av hippocampala neuroner och orsakar kognitiv dysfunktion [62]. Aluminiumförgiftningsmodeller upprättas vanligtvis genom intrakraniell eller subkutan injektion av ALCL3 hos råttor. Det finns också några studier som simulerar aluminiumförgiftningsmodeller genom oral administrering av ALCL3. Denna modell är enkel att göra, billigt, har en hög framgångsgrad och en låg dödlighet. Det är också av stort värde i att identifiera tidiga diagnostiska markörer för AD och ytterligare formulera strategier för att förhindra och behandla AD. Emellertid kan aluminiumförgiftningsmodellen endast visa en enda AD -patologisk egenskap och måste vanligtvis kombineras med andra modelleringsmetoder för att påskynda bildningen av AD -patologi. Till exempel Cheng Houzhi et al. [20] matade råttor med ALCL3 i 3 månader i rad. Resultaten från Morris Water Maze Navigation Experiment visade att modellråttorna hade dålig rörelsesbana och avvikit från plattformen, vilket indikerar att den kroniska aluminiumförgiftningsdjurmodellen har en toxisk effekt på kroppen och kan orsaka symtom som minskad inlärning och minnesfunktion och kognitiv dysfunktion.
