帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是中老年人群中常見的神經(jīng)退行性疾病，以中腦黑質(zhì)多巴胺（dopamine，DA）能神經(jīng)元退行性變性死亡以及路易小體的形成為主要病理生理特征。PD的發(fā)病機(jī)制目前尚未闡明，可能與環(huán)境、遺傳、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、免疫異常、細(xì)胞凋亡等諸多因素有關(guān)。目前PD的治療主要以改善癥狀的藥物治療為主，但仍然缺乏有效的根治措施，到了疾病晚期階段，患者往往生活難以自理，因此給PD患者其所在的家庭及社會都帶來沉重的負(fù)擔(dān)。要進(jìn)行PD疾病的研究，通常需要構(gòu)建理想的PD動物模型?，F(xiàn)有PD動物模型按照其處理方式主要分為三類：神經(jīng)毒素模型（neurotoxic models）、轉(zhuǎn)基因模型（genetic models）及二者聯(lián)用模型。

動物的選擇PD動物模型使用動物種類廣泛、多樣。按其具體分類，可大致分為四類，包括嚙齒類、靈長類、其他哺乳動物（小型豬、狗、貓）和其他動物（秀麗隱桿線蟲 （C.elegans）、果蠅、斑馬魚）。
嚙齒類動物嚙齒類動物在神經(jīng)毒素模型中使用最為廣泛，是經(jīng)典的造模動物種類。其優(yōu)點主要為:（1）大小適中，其解剖結(jié)構(gòu)與臨床癥狀與PD病人最為相似。（2）飼養(yǎng)條件簡單，成本較低。（3）操作最為簡單，倫理問題較少。
秀麗隱桿線蟲、果蠅等生物秀麗隱桿線蟲、果蠅等生物是轉(zhuǎn)基因模型中最常使用的生物。其主要原因是由于這類動物結(jié)構(gòu)簡單，基因組信息較易獲得，且生命周期較短。
靈長類動物靈長類動物（比如獼猴、狨猴等）在PD研究中使用較早，其優(yōu)缺點分明，該類動物在每次實驗中使用數(shù)量較少。其優(yōu)點主要是該類動物與人類進(jìn)化親緣性最高，實驗結(jié)果最為接近，但缺點是飼養(yǎng)、操作復(fù)雜，成本較高，且使用數(shù)量局限，涉及倫理問題較多。
造模方法1 神經(jīng)毒素模型（neurotoxic models）神經(jīng)毒素模型是最早使用在PD研究中的動物模型，也是目前最常用來評價PD治療效果的手段之一。
優(yōu)勢：操作相對簡單與較低的成本，在實際研究中使用較為廣泛。
劣勢：當(dāng)神經(jīng)毒素物質(zhì)作用于動物機(jī)體后會迅速引起黑質(zhì)、紋狀體的嚴(yán)重變性，導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生十分強(qiáng)烈的運動失調(diào)癥狀；但這些運動癥狀與 PD患者的運動癥狀具有較大差異。此外，由于其病程十分迅速，且病變主要為多巴胺能神經(jīng)元壞死、缺失，所以該類動物模型一般不會觀察到PD典型病理變化，即病變突觸核蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中的大量沉積。016-羥基多巴胺?6-羥基多巴胺（6-OHDA）是一種結(jié)構(gòu)類似于兒茶酚胺的物質(zhì)，該物質(zhì)具有親水性，無法直接穿透血腦屏障，使用時須通過特定的定位程序，將該物質(zhì)直接注射在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，一般為黑質(zhì)、紋狀體、內(nèi)側(cè)腦束。其具體作用機(jī)制為：該物質(zhì)迅速引發(fā)非酶促氧化反應(yīng)，抑制膜轉(zhuǎn)運蛋白功能；導(dǎo)致大量氧化物質(zhì)與神經(jīng)遞質(zhì)蓄積，抑制呼吸復(fù)合物I的相關(guān)功能，破壞線粒體的正常運轉(zhuǎn)，進(jìn)一步導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元壞死、缺失，使機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)退行性現(xiàn)象。該模型的特點是病程迅速，缺少漸進(jìn)性病變與突觸核蛋白沉積現(xiàn)象。
方法：使用該物質(zhì)時，不同的注射方式通常會產(chǎn)生不同的病理變化與臨床癥狀。當(dāng)注射在紋狀體時，神經(jīng)癥狀通常表現(xiàn)較為緩慢，病程較輕，但當(dāng)注射在黑質(zhì)或內(nèi)側(cè)前腦束時，神經(jīng)癥狀表現(xiàn)迅速，病程較重，可見明顯的細(xì)胞變性、壞死；當(dāng)單側(cè)注射時，其運動癥狀較為明顯且一般不會出現(xiàn)雙側(cè)運動障礙，利于實驗者觀察，并且通常不會導(dǎo)致脂質(zhì)代謝紊亂、失語癥狀、焦慮癥與嗅覺失靈，安全性較高，而雙側(cè)注射則不然，所以該模型通常選擇單邊注射，以期達(dá)到必要的實驗結(jié)果。目前，該模型主要用于PD的細(xì)胞、分子水平研究，治療效果評價等方面。021-甲基-4-苯基-1，2，6-四氫吡啶?MPTP 主要破壞多巴胺能神經(jīng)元，是一種高親脂性、呼吸復(fù)合物 I 抑制劑。它可以輕松穿過血腦屏障，作用于大腦特定區(qū)域，導(dǎo)致運動癥狀。該物質(zhì)無毒，可全身給藥，獲得實驗性PD模型。其作用機(jī)制為：MPTP 與星形膠質(zhì)細(xì)胞中的單胺酶B結(jié)合并氧化，最終形成有毒物質(zhì) MPP+；MPP+ 通過相應(yīng)轉(zhuǎn)運蛋白進(jìn)入多巴胺能神經(jīng)元中積聚，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定量后，該物質(zhì)通過囊泡轉(zhuǎn)運蛋白進(jìn)入突觸小泡，最終抑制呼吸復(fù)合物 I 的功能，干擾線粒體電子傳遞鏈作用，最終導(dǎo)致 ATP 合成下降，線粒體損傷。
該模型最大特點為：病程漸進(jìn)且與PD患者臨床癥狀最為吻合；可觀察到突觸核蛋白沉積現(xiàn)象，而這一特點是目前大多數(shù)PD動物模型所不具有的。不同動物種類具有不同的 MPTP敏感性。靈長類動物較嚙齒動物敏感性較高；嚙齒動物中，小鼠敏感性最高，并且由于小鼠飼養(yǎng)條件簡單，成本較低且操作簡單，故 MTPT 小鼠模型使用最為廣泛。
方法：不同注射方法也會導(dǎo)致不同的臨床現(xiàn)象。單次高劑量腦內(nèi)注射或重復(fù)低劑量腹膜內(nèi)注射通常會導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體產(chǎn)生明顯的多巴胺能神經(jīng)元病變及較為顯著的運動癥狀，而低劑量注射則可觀察到漸進(jìn)性多巴胺能神經(jīng)元的損傷與相應(yīng)的運動癥狀；不論是何種劑量，MTPT導(dǎo)致的運動癥狀一般是可通過行為學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估。2 轉(zhuǎn)基因模型目前常用的制備手段的制備手段主要為基因敲除與轉(zhuǎn)基因技術(shù)。有關(guān)PD遺傳基因的研究發(fā)現(xiàn)：干擾或調(diào)控與線粒體和能量相關(guān)的特定基因會導(dǎo)致PD發(fā)生，并通過大量基因分析技術(shù)包括連鎖不平衡分析、家系連鎖分析和全基因組掃描等，由此推動與PD相關(guān)的20個相關(guān)基因與25個遺傳因素的深入研究。
目前，可將PD相關(guān)基因劃分為“ PARK“（18）和“非PARK”（＞20）基因。迄今為止，已有8個基因位點的基因序列被克隆，包括與常染色體顯性遺傳 PD相關(guān)基因（α-突觸核蛋白、LRRK2、UCH-L1），與常染色體隱性遺傳PD相關(guān)基因（Parkin、PINK1、DJ-1、HTRA2、ATP13A2）兩類。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)對這些相關(guān)基因序列進(jìn)行操控可獲得相關(guān)PD轉(zhuǎn)基因動物模型，拓寬模型種類。
該轉(zhuǎn)基因模型具體分為SNCA（α-突觸核蛋白，PARK1和4），PRKN（parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase， PARK2）， PINK1（PTEN-induced putative kinase 1， PARK6）， DJ-1（PARK7）和LRRK2（leucine-rich repeat kinase 2，PARK8）。且在這些動物模型中，SNCA 模型最為常見，使用最為廣泛。雖然在這些轉(zhuǎn)基因模型中很少觀察到黑質(zhì)、紋狀體等區(qū)域的神經(jīng)損傷，但其為研究PD的病理變化和發(fā)病機(jī)理，以及從基因分子水平揭示PD發(fā)病機(jī)制提供了研究基礎(chǔ)。01 α-突觸核蛋白?α-突觸核蛋白是一種可溶性小蛋白，主要在中樞神經(jīng)突觸前與核周附近表達(dá)。其參與膜蛋白與囊泡調(diào)節(jié)的動態(tài)平衡。研究發(fā)現(xiàn)該蛋白相關(guān)基因在家族遺傳性PD中起主導(dǎo)作用，稱為 PARK1 基因。有關(guān)家族遺傳性PD的研究發(fā)現(xiàn)，該基因突變會導(dǎo)致家族遺傳性PD；并且，只有該基因發(fā)生點突變或3個以上的位點突變時，發(fā)PD疾病的概率將顯著增加。該轉(zhuǎn)基因動物模型會產(chǎn)生類PD運動癥狀，但有關(guān)黑質(zhì)、紋狀體內(nèi)的神經(jīng)損傷癥狀尚未見報到。
02Parkin?Parkin 是泛素連接酶的一種，由PRKN基因編碼。研究發(fā)現(xiàn)該酶失活會導(dǎo)致家族性與散發(fā)性 PD，且患者普遍具有早發(fā)性。現(xiàn)有研究已經(jīng)明確了超過200個Parkin相關(guān)基因與PD具有顯著相關(guān)性，且大多為隱形遺傳，其遺傳率不論是在純合子生物還是雜合子生物中均高達(dá)100%。其具體作用機(jī)制為：該類基因功能障礙導(dǎo)致線粒體內(nèi)蛋白表達(dá)紊亂，造成線粒體功能受損，引發(fā)線粒體功能障礙。敲除Parkin 相關(guān)基因的動物模型是最早使用的PD轉(zhuǎn)基因動物模型之一。最新研究表明，激活Parkin 相關(guān)基因，可改善線粒體功能，恢復(fù)PD運動癥狀，或可治療PD疾病。此外，Parkin 相關(guān)基因過度表達(dá)會保護(hù)黑質(zhì)免受其他神經(jīng)毒素作用，如 6-OHDA、病變突觸核蛋白等。這一發(fā)現(xiàn)或為PD治療提供新的思路。
03PINK1?PINK1 是線粒體絲氨酸/ 蘇氨酸蛋白激酶的一種，與線粒體功能穩(wěn)定性密切相關(guān)。約有 4% ～ 9%的亞洲人群和 2%～4%的白種人的早發(fā)性PD由該基因突變所致。該基因在感受線粒體相關(guān)膜電位、激活Parkin酶活性，促進(jìn)損傷線粒體降解中發(fā)揮了重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，PINK1 基因突變會導(dǎo)致常染色體隱形PD發(fā)生。該基因動物模型通常不表現(xiàn)出典型的PD病變—突觸核蛋白沉積。而這一現(xiàn)象與患者剖檢結(jié)果一致。此外，PINK1 基因敲除小鼠還會表現(xiàn)出嗅覺和步態(tài)障礙，與PD患者的前驅(qū)癥狀相似。因此，PINK1 敲除模型可用于研究前驅(qū)階段的 PD。
04DJ-1?DJ-1 基因編碼的蛋白作用廣泛，可參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、氧化應(yīng)激、線粒體功能調(diào)節(jié)等活動。該基因突變會造成氧化應(yīng)激反應(yīng)功能紊亂，導(dǎo)致常染色體隱形 PD。其具體作用機(jī)制目前尚未研究清晰，該模型多用于PD基礎(chǔ)研究。不同動物類型的該基因敲除模型具有顯著差異。小鼠模型通常表現(xiàn)出中度運動障礙， 且未見多巴胺能神經(jīng)元壞死，而大鼠模型通常會表現(xiàn)為黑質(zhì)紋狀體區(qū)域神經(jīng)元壞死、缺失，并伴有運動功能障礙的臨床癥狀。
3 轉(zhuǎn)基因與神經(jīng)毒素聯(lián)用模型最新研究發(fā)現(xiàn)，上述轉(zhuǎn)基因動物更容易受到神經(jīng)毒素的作用， 使造模效果更為顯著。例如， 將MTPT 作用于 DJ-1 缺失小鼠后，其神經(jīng)元壞死、缺失更為顯著，并且該模型或可為 Dual-hit 假說提供新的證據(jù)。將魚藤酮長期作用于 α-突觸核蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠可觀察到PD經(jīng)典三聯(lián)征，即進(jìn)行性運動障礙、黑質(zhì)紋狀體變性與 α-突觸核蛋白過表達(dá)。在 α-突觸核蛋白基因敲除PD嚙齒動物模型中注射 6-OHDA 后，表現(xiàn)出黑質(zhì)紋狀體內(nèi)大量多巴胺能神經(jīng)元持續(xù)缺失與漸進(jìn)性損傷，但不誘導(dǎo) α-突觸核蛋白過表達(dá)，可研究神經(jīng)性物質(zhì)與PD相關(guān)基因之間的相互作用關(guān)系。在雙側(cè)黑質(zhì)紋狀體內(nèi)過表達(dá) α-突觸核蛋白的小鼠體內(nèi)給予亞急性MPTP 后，可觀察到黑質(zhì)紋狀體對 MPTP 的敏感性顯著增加。
因此，通過聯(lián)用模型，使得研究PD相關(guān)基因與神經(jīng)毒素間的相互作用成為可能。不僅如此，聯(lián)用模型還可以使我們更加全面地了解PD疾病所導(dǎo)致線粒體的具體損傷過程，展示PD相關(guān)基因與機(jī)體的相互作用，了解外界環(huán)境是如何誘發(fā)PD疾病。因此，轉(zhuǎn)基因與神經(jīng)毒素聯(lián)用模型在研究PD 疾病作用機(jī)制中具有重要作用。總結(jié)目前為止仍然缺乏一個能完全模擬臨床PD病理改變、發(fā)病癥狀以及病程變化的理想動物模型。目前帕金森病實驗動物模型的種類繁多，表現(xiàn)出的帕金森病癥狀程度及病理改變各不相同，各種動物模型都有各自的優(yōu)點與不足，因此可根據(jù)實驗?zāi)康牟煌x擇相應(yīng)的模型。隨著帕金森病發(fā)病機(jī)制的研究逐漸深入，相信帕金森病動物實驗?zāi)Ｐ偷慕找嫱晟啤?br>
來源：楊東明,楊利峰,趙德明,周向梅.帕金森病動物模型的研究進(jìn)展[J].中國實驗動物學(xué)報,2020,28(03):397-404.