国外医学精神病学分册1999年第26卷第1期

华西医科大学心理卫生研究所（610041）

陆林黄明生孙学礼

摘要：近年来，很多基础和临床医学研究者通过建立阿尔采未氏病动物模型，来探索该病的致病因素和发病机理。本文系统地介绍了90年代以来阿尔采未氏病的几种动物模型及其生物学机制。

关键词：Alzheimer病 动物模型

随着人类寿命的增加，很多国家已经或即将进入老龄社会，老年性疾病已成为社会关注和相关学科研究的热点。在老龄人口中，发病率最高的两种疾病，一是心血管疾病，另一是老年性痴呆。在老年性痴呆中，阿尔采未氏病（AD）大约占2／3。AD在美国国的患病率为2％～6％，大于80岁者为10％～20％，患者高达3百万左右，每年死于AD的人数达10万以上，是成年人死亡的第4位因素，仅次于心脏病、癌症和艾滋病，在中国AD的患病率也接近2％。随着老年人口的增加，AD将会带来更多的社会和经济问题，重视对该病的研究已非常重要。

一、临床和病理特征概述

AD的临床特征包括进行性记忆减退、语言和行为障碍。早中期主要表现为近记忆力减退、个性改变、自制力和理解力丧失，晚期则为记忆力完全丧失、语言与行为能力丧失。AD的病因是多方面，最主要有：①神经细胞的损伤和老化。多种神经肽在AD病人神经细胞损伤和老化过程中发挥作用^〔1〕，如生长抑素（SS）、神经肽Y（NYD）、P物质（SP）和神经紧张素（NT）等；②遗传易感性。可能有多个基因与该病有关，其中研究得比较清楚的是APP，SI82和ApoE基因；③神经细胞的自身免疫。其中补体系统可能参加AD病理机制的形成，在AD病人脑中溃变神经元附近，以及神经元斑和缠结中有多种补体因子，如C1q、C4d、C3c和C5b-9等^〔2〕。AD脑内最明显的病理特征有：①神经纤维缠结（NFT）；②细胞外淀粉样蛋白沉积形成神经细胞及毛细血管周围的老年斑；③神经元缺失，尤其胆碱能神经元的原发性变性和减少。有多个脑区，包括皮质、白质、前脑基底和海马区的萎缩^〔3，4〕。

二、建立动物模型的必要性

大量的研究证实，AD患者脑内存在多种生物化学、生理学及组织学方面的异常变化，但对这些异常的原因、发展过程及治疗手段的研究还没有根本性的突破，这在一定程度上与目前还没有发展一种有效的实验技术能够鉴别哪些异常是AD的病因，哪些异常是AD病程的结果有关。建立理想动物模型对探明AD病因、病理过程，以及研究有效治疗药物极为重要。在人体上研究AD有很多局限性：①一切标本均来自死亡后的组织；②组织离体后不能反映活体时的功能状态，离体后的组织要出现某些病理改变；③标本可能是来自那些已接受过药物治疗的病人，某些被检测的代谢物质含量已发生改变；④很难随病程的发展进行跟踪观察。

显然，建立可靠的动物模型是对AD进行开拓性研究的重要途径。通过建立动物模型来研究AD有一定的优点：①能够随疾病的发展过程进行跟踪观察，可以在发病之后不同的时点和间隔内进行研究；②可以直接从脑室或脑组织中采集标本，直接监测AD病理过程中某些生化物质的动态改变；③可以研究AD的症状学与某些生化物质异常改变的相关性；④用不同年龄组动物诱发AD，可以研究年龄对该病发展过程中的影响；⑤可以在动物模型上试验治疗药物的效果和探索新的药物；⑥可以在动物模型上比较方便地进行神经组织移植或研究脑损伤在AD发病过程中的作用。

三、神经元直接损伤动物模型

通过无机、有机物质或生物多肽，在大脑中直接作用于神经元，使其损伤、死亡，引发AD动物模型^〔5〕。口服、灌注、皮下、静脉或直接脑组织注射铝盐、氯喹、叠氮化钠（sodiumazide）等物质，可损伤神经组织，制造动物模型。如在大鼠脑内注射链唑霉素（streptozotocin）或STZ等神经毒性药物，可引起大脑皮层及海马区神经元损伤，复制大鼠AD动物模型，在小鼠脑组织注入β-淀粉样蛋白的一个多肽片断（A60），该多肽能够损伤神经细胞，导致神经元死亡，复制AD小鼠模型。另外还有人通过颅脑创伤间接造成神经元细胞损害诱发AD动物模型^〔6，7〕。

四、胆碱能系功能损伤动物模型

1.AD的中枢胆碱能障碍学说中枢胆碱能神经元主要由8簇（Ch1－8）和3组中间神经元组成。其中前脑基底含有大量胆碱能神经元，其前端起自隔区、尾端至丘脑底核。在Meynert基底核、斜角带、被盖外侧区主要分布大的胆碱能神经元（Ch1-6），内侧缰核、臂旁核主要分布小而致密的胆碱能神经元（Ch7-8），在大脑皮质、海马主要分布散在的胆碱能神经元。其中Meynert基底核发出纤维广泛投射到大脑各区域和嗅球。很多研究证实，AD颅内特异性神经元缺乏主要位于胆碱能神经元分布区，不仅有隔区、Meyn-ert基底核胆碱能神经元减少，而且海马及新皮质内突触前与胆碱能系代谢有关的酶（胆碱乙酰化酶、胆碱脂酶、乙酰胆碱合成酶等）也显著减少，这种变化与痴呆严重程度具有相关性。

2.Meynert基底核损伤模型电损伤Meynert基底核，或手术切断海马造成隔—海马胆碱能通路障碍，以及向Meynert基底核附近注射一些兴奋性神经毒性物质，如使君子酸（quisqualicacid），都可以使动物出现痴呆^〔8，9〕，提示基底大细胞核团胆碱系功能在学习、记忆的生理机制中有重要作用。

3.选择性胆碱能神经元损伤模型由于隔区和前脑基底区域细胞结构较为复杂，无论采用电损、手术切断还是神经毒素方法对损伤Meynert基底核都有不足之处：一是损伤区域很难控制在Meynert基底核团范围内，二是无法避免非胆碱能神经元受累。Walsh等^〔10〕向动物侧脑室注入选择性胆碱能神经毒性物质，如Ethylcholinemustardazirdiumion（AF64A），AF64A是一种选择性突触前胆碱能神经毒性物质，往侧脑室注入该药，可导致动物出现长时程认知功能障碍，而复制AD动物模型。

4.前脑胆碱能系损伤模型神经生长因子（NGF）对前脑基底胆碱能神经元发育和存活起重要作用，NGF受体和胆碱乙酰化酶共存，如将NGF注入大脑皮质，可以观察到NGF在前脑基底胆碱能神经元胞体蓄积。将白喉毒素结合NGF注入前脑基底胆碱能神经元终末，通过NGF受体介导的入胞作用将毒素带入胞体内，引起胆碱能神经元损害，从而建立AD模型^{〔11，12〕}。虽然前脑基底神经元有多部位投射，但将这种结合毒素注入其末梢，只有含NGF受体的胆碱能神经元数量明显减少，而其它神经细胞如多巴胺能神经元和神经胶质细胞均无明显改变。

五、自身免疫动物模型

很多研究证实免疫反应参与了AD的发病过程^〔3-5〕，如在老年斑中有各种IgS和补体沉积，体液中存在抗胆碱能神经自身抗体，被激活的胶质细胞及P物质参与SP和NFT的形成。其中最重要的是AD患者体内含有产生抗高分子量神经丝蛋白（highmolecularweightneurofilamentprotein，NF-H）的IgG抗体。脑是一个免疫相对静止区，IgG是从外周免疫系统进入中枢神经系统，其途径可能是从血液漏渗到脑脊液，或由血脑屏障外的神经末梢摄取IgG通过轴突逆转运。根据这个免疫机制可以从动物胆碱能神经组织中提取NF-H作为抗原，对动物多次免疫，使其产生抗自身神经元的抗体，从而在大脑中产生免疫反应，引起神经元损伤，建立自身免疫痴呆模型（EAD），建立EAD有三个关键：其一，在外周免疫系统产生特异的抗NF-H的IgG，其二，IgG必须渗透到CNS，在隔核、海马及白质传导束处聚集，其三，IgG与特异性抗原结合，产生免疫反应，导致胆碱能神经元损害。

六、神经组织移植动物模型

有一种小鼠，由于基因突变或其它原因，可以自发产生先天性早老性痴呆。把这种小鼠脑组织，通过手术移植至正常小鼠脑内，可以造成后者的痴呆模型^〔13〕，其原因是先天性痴呆小鼠脑组织，可以释放神经毒物质，导致正常神经元的损害。另一方面，如果把人自然流产胎儿富含有胆碱能神经的脊髓组织移植到AD大鼠模型脑内，AD大鼠的空间记忆和定向能力可以明显改善，神经组织移植技术不仅可以建立AD模型，也可以用于AD的治疗。

七、转基因动物模型

遗传易感性是AD最主要的病因之一，目前至少有三个基因位点与AD的遗传易感性有关^{〔14、15〕}，即β-淀粉样前体蛋白基因（β-APPgene）、载脂蛋白E基因（ApoEgene）和SI82基因。

1.β-APP基因该基因位于21号染色体长臂，与早发AD有关。基因本身缺陷或其调控障碍都可以导致β-APP代谢异常，而产生淀粉样蛋白沉淀，Quon等人用编码完整的APP重组基因，建立AD模型，在皮层和海马发现细胞外淀粉样沉积^〔14〕；Wirak等人用编码为β／A4蛋白序列的基因建立的AD模型，发现在海马区有细胞内淀粉样沉积^〔15〕；Kawabatas等人用编码APP蛋白（其C端有100个氨基酸）基因建立AD模型，在海马和皮层均发现了老年斑、神经缠结及变性神经元。

2.ApoE基因该基因定位于19号染色体长臂，其产物ApoE是作为配基通过受体中介参与脂质的代谢，如协助肝脏内乳糜微粒（CM）和极低密度脂蛋白（VLDL）残质体的摄取与清除。ApoE基因有三种等位基因ε2、ε3、ε4，分别编码ApoE三种异构体E1，E2，E3