综述:阿尔茨海默病啮齿动物模型:现有假说的批判性分析及未来研究路径

【字体: 时间:2025年09月01日 来源:Progress in Neurobiology 6.1

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  这篇综述系统评价了阿尔茨海默病(AD)的三大核心假说(Aβ级联假说、tau假说和神经炎症假说),剖析了基于这些假说的转基因(如Tg2576、5xFAD)和基因敲入(如APPNL-G-F)模型的优劣,提出了标准化多模型比较的研究策略,为AD机制研究和药物开发提供了关键指导。

  

阿尔茨海默病啮齿动物模型:假说与挑战

1. 引言

阿尔茨海默病(AD)作为最常见的神经退行性疾病,全球患者数量预计2050年将达1.52亿。其病理特征包括β淀粉样蛋白(Aβ)斑块沉积、tau蛋白过度磷酸化形成的神经原纤维缠结(NFT)、神经炎症和进行性认知衰退。然而,超过95%的AD病例为散发性,病因复杂,这使得动物模型的构建面临巨大挑战。

2. Aβ级联假说

核心机制:Aβ由淀粉样前体蛋白(APP)经β/γ-分泌酶切割产生。瑞典突变(K670N/M671L)和印第安纳突变(V717F)等会促进Aβ42生成。转基因模型如Tg2576(APPSwedish)在8月龄出现斑块,但缺乏NFT;而5xFAD模型(含5个FAD突变)在2月龄即出现斑块,但认知缺陷需至4-6月龄才显现。

争议点:Aβ寡聚体(如dodecamer)的毒性作用近年因数据造假争议受质疑。临床中Aβ靶向药物(如donanemab)虽降低斑块负荷88%,但仅延缓20%病程,提示其他通路(如炎症)的关键作用。

3. Tau假说

病理特征:过度磷酸化的tau蛋白脱离微管形成配对螺旋丝(PHF),最终聚集为NFT。Braak分期显示tau病理从脑干向新皮层扩散。

模型局限:P301S-tau小鼠(PS19)虽在5月龄出现Gallyas阳性NFT,但伴随运动障碍,与人类AD晚期才出现的运动症状不符。3xTg-AD模型(APPSwedish+PS1M146V+tauP301L)能同时模拟Aβ和tau病理,但神经元丢失不明显。

4. 基因敲入模型新趋势

APPNL-G-F敲入鼠通过引入KM670/671NL(瑞典)、E693G(北极)和I716F(伊比利亚)突变,在3-4月龄出现斑块,且tau磷酸化水平随年龄增加。与转基因模型相比,其APP表达量更接近生理水平,但病理进展较缓慢。

5. 神经炎症假说

小胶质细胞双面性:疾病相关小胶质细胞(DAM)通过TREM2依赖的吞噬作用清除Aβ,但APOEε4携带者中TREM2R47H突变会削弱此功能。在PS19小鼠中,抑制NF-κB通路可改善tau病理和认知衰退。

诱导模型:LPS注射能诱发Aβ沉积和tau磷酸化,但需高剂量(10 mg/kg)才能持续炎症;铝模型(AlCl3)虽能同时诱导Aβ和tau病理,但存在严重外周毒性。

6. 模型局限性

  • 物种差异:小鼠Aβ与人Aβ有3个氨基酸差异,影响交叉接种实验效果。

  • 性别差异:雌性3xTg-AD小鼠Aβ病理更显著,而J20雄性更早出现认知缺陷。

  • 标准化缺失:行为学测试中,水迷宫(MWM)和巴恩斯迷宫(Barnes maze)因应激水平不同可能导致矛盾结论。

7. 未来方向

MODEL-AD联盟建议采用多模型平行比较策略,结合STAIR标准评估药物疗效。例如,近期APPNL-G-F×MAPT-KI双敲入模型首次实现Aβ与tau病理的协同模拟,为机制研究提供新工具。

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