5×FAD转基因小鼠(transgenic mice with five familial Alzheimer's disease)是携带 5 个家族性基因突变的APP/PS1转基因小鼠,其中与β-淀粉样蛋白前体(amyloid precursor protein,APP)相关的突变为K670N/M671L(Swedish)、1716V(Florida)和 V7171(London),与早老素-1(presenilin 1,PS1)相关的突变为 MI46L 和 L286V.5×FAD小鼠在1.5月龄时脑内已有大量的β-淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ),2月龄时开始出现神经炎性斑(neuritic plaque,NP).5×FAD小鼠的病理表型包括淀粉样斑块聚集、神经元丢失、神经胶质细胞增生和记忆功能障碍等.5×FAD小鼠的生物学特性可能涉及脑内Aβ斑块的形成变化、Tau蛋白过度磷酸化、突触功能障碍、神经炎症反应、线粒体功能障碍、血脑屏障损伤、神经元损伤、内质网应激和眼部病变等.作为阿尔茨海默病的经典动物模型,5×FAD转基因小鼠在早期即可模拟AD患者晚期的神经病理过程及行为学表现,被广泛应用于AD发病机制研究和AD新药开发.本文对5×FAD转基因小鼠模型的模型构建、生物学背景、生物学特性及AD防治药物的研发应用进行总结,以期为5×FAD转基因小鼠在AD研究中的应用提供参考与借鉴作用.

目的 探讨圣草酚对携带5个家族性基因突变的转基因AD模型小鼠(5×FAD)的治疗效果以及对小胶质细胞含pyrin结构域核苷酸结合寡聚结构域样受体家族蛋白3(NLRP3)炎性体的调节作用.方法 将8月龄5 × FAD小鼠随机分为AD模型组和圣草酚治疗AD组.同龄野生型C57BL/6J小鼠随机分为野生型(WT)对照组和圣草酚治疗WT组.Morris水迷宫和Y迷宫实验评估各组小鼠认知功能,免疫荧光组织化学染色检测小鼠脑组织小胶质细胞NLRP3、胱天蛋白酶1(caspase-1)和白细胞介素18(IL-18)的表达,Western blot法检测小鼠脑组织NLRP3、含胱天蛋白酶活化和募集结构域凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、caspase-1、IL-18、IL-1β以及离子钙结合衔接分子1(Iba-1)的蛋白水平.结果 与WT组和圣草酚治疗WT组相比,AD组小鼠的认知功能明显障碍,小鼠脑组织小胶质细胞内NLRP3、caspase-1、IL-18、ASC、IL-1β和Iba1的表达均增加.经过圣草酚治疗后,与AD组小鼠相比,圣草酚治疗AD组小鼠学习记忆与认知功能得到改善,NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18和Iba1的表达均下调.结论 圣草酚可能通过抑制小胶质细胞NLRP3信号通路的激活改善AD动物模型的认知功能.

目的 探讨环氧化酶(COX)-2抑制剂塞来昔布对携带5个家族性基因突变的淀粉样前体蛋白(APP)/早老素蛋白1(PSl)转基因阿尔茨海默病(AD)模型(5×FAD)小鼠学习记忆能力的影响及其潜在机制. 方法 32只6月龄雄性5×FAD小鼠按随机数字表法分为模型组和塞来昔布处理组,每组16只,模型组小鼠正常饮食,塞来昔布处理组小鼠的饲料中加入塞来昔布.另外取16只野生型(WT)小鼠作为正常组,正常饮食.饲养14d后采用水迷宫实验检测3组小鼠的学习记忆能力,采用Thioflavin-S染色检测小鼠皮层、海马、丘脑中斑块的数量和面积,采用免疫荧光染色检测小鼠皮层4G8、离子钙接头蛋白分子1(Iba-1)的表达,采用实时荧光定量PCR(qPCR)检测小鼠脑组织M1型、M2型小胶质细胞标记物的表达. 结果 定位航行实验第2、3、4天时,正常组、塞来昔布处理组、模型组小鼠找到平台的潜伏期依次增加,组间差异有统计学意义(P＜0.05);与正常组和塞来昔布处理组比较,模型组小鼠在目标象限所待的时间占总时间的百分比明显降低,差异有统计学意义(P＜0.05).与模型组比较,塞来昔布处理组小鼠各脑区平均每层切片斑块数量、面积均明显减少,差异有统计学意义(P＜0.05).免疫荧光染色检测显示正常组小鼠脑内无斑块形成,有少量激活态小胶质细胞;模型组小鼠与塞来昔布处理组小鼠脑内均有斑块形成和大量激活态小胶质细胞.与模型组比较,塞来昔布处理组小鼠脑组织M1型小胶质细胞标记物的表达明显降低,M2型小胶质细胞标记物的表达明显增加,差异有统计学意义(P＜0.05). 结论 COX-2抑制剂塞来昔布对5×FAD小鼠的学习记忆能力有明显的改善作用,其机制可能与小胶质细胞的激活有关.

目的 观察姬松茸多糖改善阿尔茨海默病5×FAD转基因小鼠学习障碍的作用,并探索其作用机制.方法 4月龄阿尔茨海默病5×FAD转基因小鼠60只,雌雄各半,分为对照组(生理盐水组每次0.2 ml)、姬松茸多糖组(姬松茸多糖200 mg/kg)和石杉碱甲组(石杉碱甲0.1 mg/kg),每组20只,每日一次灌胃,持续60 d给药.给药结束后,采用Morris水迷宫及避暗实验评价各组小鼠学习和记忆能力;并通过Western blot检测各组实验小鼠海马中P53、Bcl-2、BAX及Caspase-3等凋亡蛋白的变化.结果 与对照组比较,给予石杉碱甲及姬松茸多糖干预后能够增强5×FAD转基因小鼠的学习与记忆能力,脑部神经元的P53、BAX、Caspase-3的表达下降,Bcl-2的表达上升.结论 姬松茸多糖能够提高阿尔茨海默病5×FAD转基因小鼠的学习与记忆能力,其作用可能与抑制海马神经元的凋亡有关.

目的:探讨表达不同人载脂蛋白E(ApoE)亚型的5个家族性阿尔茨海默病(FAD)突变基因(5×FAD)转基因小鼠(EFAD小鼠)的海马组织细胞自噬功能是否存在差异,以及雷帕霉素能否通过增强细胞自噬减少β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积而改善EFAD小鼠的认知功能.方法:6月龄ApoE3/5×FAD(E3FAD)小鼠和ApoE4/5×FAD(E4FAD)小鼠每日给予雷帕霉素(1 mg/kg)灌胃,持续6周,给药结束后通过Morris水迷宫检测小鼠的学习记忆能力,透射电镜观察各组自噬体超微结构特点,免疫组织化学染色法观察脑内淀粉样斑块沉积情况,Western blot方法检测海马内自噬相关蛋白p-mTOR和LC3-II的表达,ELISA法测定海马组织可溶性和不溶性Aβ1-42水平.结果:与溶媒组E3FAD小鼠相比,溶媒组E4FAD小鼠Morris水迷宫训练潜伏期延长(P<0.05),探索实验时穿越平台次数少(P<0.05),距离平台平均距离更长(P<0.05).雷帕霉素干预可改善E3FAD和E4FAD小鼠的认知功能,降低2组小鼠海马组织可溶性Aβ1-42水平和E4FAD小鼠海马组织不溶性Aβ1-42水平(P<0.05),缩小了E3FAD和E4FAD小鼠之间的认知差距(P<0.01).同时,溶媒组E4FAD小鼠马组织自噬标志物LC3-II表达比E3FAD小鼠低(P<0.05),雷帕霉素可降低E3FAD和E4FAD小鼠海马组织p-mTOR水平(在E4FAD小鼠中作用更为明显)、升高LC3-II表达、增强细胞自噬功能(P<0.05).结论:ApoE4加重了5×FAD转基因小鼠的认知功能障碍,增加了脑内Aβ沉积和细胞自噬.雷帕霉素通过抑制mTOR、激活LC3介导的自噬减轻Aβ沉积,从而改善EFAD小鼠的认知功能.

目的 探讨白细胞介素6(IL-6)基因敲除对阿尔茨海默病5×FAD转基因小鼠认知及脑组织病理变化的影响.方法 IL-6+/-小鼠与5×FAD小鼠杂交,构建5×FAD;IL-6-/-小鼠模型,并选用3、10月龄子代小鼠进行实验.采用行为学实验对小鼠的认知记忆功能进行分析;采用HE染色和β淀粉样蛋白(Aβ)免疫组织化学染色检测小鼠脑组织病理变化.结果 得到5×FAD;IL-6-/-模型小鼠(3月龄n=20,10月龄n=5)及5×FAD同窝对照小鼠(3月龄n=26,10月龄n=24),子代小鼠数量符合孟德尔定律.新物体识别实验结果显示,与同月龄5×FAD小鼠相比,3月龄5×FAD;IL-6-/-小鼠的探索指数显著升高,差异有统计学意义(q=3.890,P=0.002).Morris水迷宫空间探索结果显示,与同月龄5×FAD小鼠相比,3月龄5×FAD;IL-6-/-小鼠目标象限停留时间及穿台次数增加,差异有统计学意义(q=3.797,P=0.012;q=2.505,P=0.017).免疫组织化学染色结果显示,IL-6基因敲除显著减少3、10月龄5×FAD小鼠海马(q=13.490,P=0.002;q=45.680,P＜0.001)及皮层(q=16.830,P=0.001;q=14.180,P=0.001)的 Aβ 沉积,差异有统计学意义.结论 IL-6基因敲除可明显改善阿尔茨海默病5×FAD模型小鼠的空间记忆能力,减少小鼠大脑Aβ沉积.

目的:研究藏药旺拉活性成分对APP/PS1双转基因5×FAD小鼠脑内老年斑和炎症反应的影响.方法:选取20只4月龄5×FAD小鼠,随机分成模型组(n=10)和藏药旺拉活性成分组(n=10);20只同月龄野生型(WT)小鼠随机分为正常对照组(n=10)和藏药旺拉活性成分对照组(n=10).正常对照组与模型组给予蒸馏水灌胃,藏药旺拉活性成分各组灌胃藏药旺拉活性成分.给药80 d后,应用Morris水迷宫实验检测各组学习记忆功能,免疫组化染色检测脑部淀粉样斑块沉积情况,免疫荧光染色和Western Blot观察脑部β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积及离子钙结合接头分子1(Iba1)和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达分布并进行定量分析,ELISA检测脑内炎症因子水平.结果:与模型组比较,藏药旺拉活性成分组小鼠水迷宫潜伏时间显著减少,穿越目标象限的次数和停留时间显著增加,脑部淀粉样斑块沉积显著减少,Aβ、Iba1、GFAP表达及TNF-α、IL-6、IL-β水平显著降低(P<0.05～P<0.001).结论:藏药旺拉活性成分能改善5×FAD小鼠的学习记忆障碍,减少Aβ过度沉积和老年斑形成,降低脑内炎症反应,改善APP/PS1转基因5×FAD小鼠脑内病理特征.