α-突触核蛋白A53T过表达诱导帕金森病树鼩模型的研究

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种慢性、进行性、致残的神经退行性疾病,是黑质(Substantianigra,SN)多巴胺能神经元选择性退行性变的结果,这种疾病严重危害中老年人健康,且增长速度在神经系统疾病中位居第一。目前PD的病理特征和临床表现相对清晰,但其发病机制还未完全了解,因此还没有开发出改善疾病的治疗方法,建立合适的PD动物模型对于推动PD机制研究和药物开发具有重要研究价值。毒素诱导的模型不能模拟PD的分子病理学,大多数转基因小鼠模型不能再现PD的典型特征。α-突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)是PD的主要病理-路易小体(Lewy bodies,LBs)的主要组成部分,其聚集对疾病的发展至关重要,在家族性和散发性PD中都发挥着重要作用,建立基于α-syn的PD动物模型不仅对药物开发与治CCRG 81045半抑制浓度疗大有帮助,还能模拟人类PD的疾病变化。由于高成本和伦理问题,非人灵长类动物(Non-human primates,NHPs)研究通常用于治疗的临床前评估,啮齿动物的生理神经发育与人相差甚远且难以模拟人的病理生理过程。树鼩是一种与灵长类关系密切的小型动物,拥有哺乳动物中最大的脑-体重比,是研究脑功能和神经退行性疾病的理想模型。除此之外,树鼩和人的α-syn cDNA序列具有很强的保守性,α-syn的二级蛋白质结构与人类相同,并且与人所预测的空间相似性是一致的,树鼩可能成为研究α-syn病发病机制的一种潜在的新的动物模型。本研究通过立体定位技术将AAV2/9-EGFP-A53T-α-syn病毒载体注射至树鼩左脑SN建立树鼩PD动物模型。实验组与对照组各6只树鼩。造模后从运动特征(旷场实验)、非运动特征(焦虑、抑郁情绪与认知变化)和病理变化(SN多巴胺能神经元数量减少、LBs)等方面验证利用新型实验动物-树鼩biocomposite ink在建立PD模型的可行性。研究结果显示:1、旷场实验结果显示总路程减少(P<0.01)、平均速度降低(P<0.01)、总静止时间增加(P<0.001),提示α-syn过表达导致动物自主运动能力下降并有焦虑、抑郁情绪。2、血清SOD活力下降(P<0.05)、MDA含量上升(P<0.05),提示α-syn过表达导致氧化应激水平升高。3、Western blot结果显示SN、纹状体(Striatum,Str)的α-syn蛋白表达升高(P<0.05),提示外源A53T-α-syn的有效表达;海马区的BDNF蛋白表达降低(P<0.05),提示认知能力下降;在Str处的MEF2D蛋白表达降低(P<0.05),提示α-syn过表达导致大脑自噬受损;SN和Str的caspase-3蛋白表达升高(P<0.01),提示细胞凋亡增强。4、病理变化:免疫荧光结果显示,EGFP与α-syn在SN与Str表达,证明病毒载体注射至SN并沿着黑质纹状体通路表达;免疫组化结果显示,SN和Str处活化的小胶质细胞数量上升(P<0.05)、星形胶质细胞数量上升(P<0.01S63845溶解度),提示脑内炎症反应;左脑SN处的多巴胺能神经元数量明显减少(P<0.05),出现LBs,并伴有Str的神经纤维变性。综上,本研究首次通过立体定位技术在中脑SN注射AAV2/9-A53T-α-syn,出现典型的PD表型,成功建立了 PD树鼩模型,为PD的病理机制研究、药物开发与治疗提供了一个新型的动物模型。