《Journal of Neuroscience Research》：Exploring Cognitive and Affective Outcomes Following Bilateral 6-Hydroxydopamine Lesions of the Substance Nigra or Striatum in Rats
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摘要翻译：帕金森病（PD）的大多数动物模型主要关注由神经毒素如6-羟基多巴胺（6-OHDA）单侧注射至黑质纹状体多巴胺能通路所诱发的运动症状。然而，单侧6-OHDA注射所诱发的运动改变可能干扰对多巴胺能神经变性所致认知和情感功能障碍的识别。为选择适合研究PD非
摘要翻译：帕金森病（PD）的大多数动物模型主要关注由神经毒素如6-羟基多巴胺（6-OHDA）单侧注射至黑质纹状体多巴胺能通路所诱发的运动症状。然而，单侧6-OHDA注射所诱发的运动改变可能干扰对多巴胺能神经变性所致认知和情感功能障碍的识别。为选择适合研究PD非运动症状及潜在神经保护治疗的方法，本研究比较了双侧6-OHDA直接注入大鼠黑质致密部（SNpc）或纹状体后的行为学效应。在6-OHDA黑质纹状体损伤后22天内，研究人员实施了一系列行为学测试，包括情感和认知任务。6-OHDA注入SNpc或纹状体均可观察到酪氨酸羟化酶免疫反应神经元在黑质致密部、纹状体及腹侧被盖区的严重变性。在功能结局方面，纹状体6-OHDA注射在损伤后7天降低了大鼠的一般探索活动。接受SNpc 6-OHDA注射的大鼠表现出认知损伤和绝望样行为。接受纹状体6-OHDA注射的大鼠海马中新生成神经元数量减少，表明神经元成熟过程发生改变。SNpc和纹状体6-OHDA注射均影响海马新生神经元的成熟。这些结果表明，双侧6-OHDA注射至SNpc可能有助于研究PD的非运动症状。
论文解读文章：
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种慢性神经退行性疾病，60岁以上人群患病率约为1%，预计到2030年全球将有超过1000万人受其影响。PD的主要病理特征是从黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNpc）向纹状体投射的多巴胺能神经元进行性丢失。经典的运动症状包括运动迟缓、静止性震颤、肌强直和姿势障碍，但患者还普遍存在睡眠障碍、嗅觉和自主神经功能障碍、疲劳、疼痛、认知缺陷、焦虑和抑郁等非运动症状。其中，焦虑影响约40%–60%的PD患者，抑郁约见于35%的患者，认知损害见于25%–30%的患者。这些非运动症状严重影响患者生活质量，且对经典多巴胺能抗PD药物反应不佳，其病因涉及多巴胺能、血清素能和去甲肾上腺素能神经传递异常以及海马突触可塑性下降。已有研究表明PD患者的痴呆、认知损害和抑郁症状与海马神经发生减少相关。6-羟基多巴胺（6-hydroxydopamine, 6-OHDA）是常用的神经毒素，可注入SNpc、内侧前脑束（medial forebrain bundle, MFB）或纹状体造成多巴胺能神经元变性。然而，现有研究多采用单侧注射模型，且针对双侧SNpc或纹状体注射比较非运动症状的研究较少，结果也存在矛盾。为选择适合研究PD非运动症状及潜在神经保护治疗的合适方法，本研究系统比较了双侧6-OHDA分别注入SNpc或纹状体后大鼠的行为学改变、多巴胺能神经元丢失程度及海马新生神经元变化。
研究人员从巴西马林加州立大学中央动物房获取3月龄雄性Wistar大鼠（280–320 g），随机分为SNpc盐水和SNpc 6-OHDA组、纹状体盐水和纹状体6-OHDA组。6-OHDA按已确立剂量分别双侧单点注入SNpc（4 μg/μl）或背外侧纹状体（12 μg/μl），注射前30分钟腹腔注射地昔帕明（25 mg/kg）保护去甲肾上腺素能神经元。术后第14、15、17、19、22天分别进行旷场实验（open field test, OFT）、物体识别实验（object recognition test, ORT）、喷溅实验（splash test, ST）、新奇抑制喂食实验（novelty-suppressed feeding test, NSF）和强迫游泳实验（forced swim test, FST）。行为测试后取脑进行免疫组织化学染色，计数SNpc和腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）的酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）免疫反应阳性细胞，测定纹状体TH免疫反应积分光密度（integrated optical density, IOD），并对海马齿状回颗粒下层（subgranular zone, SGZ）的双皮质素（doublecortin, DCX）免疫反应阳性细胞进行计数和成熟阶段分类（增殖期、中间期、有丝分裂后期）。
研究结果显示：第一，双侧6-OHDA注入SNpc或纹状体均导致SNpc、纹状体和VTA多巴胺能神经元变性。与盐水组相比，SNpc注射使SNpc、纹状体和VTA的TH免疫反应分别显著降低；纹状体注射也产生类似效应。SNpc模型中TH阳性细胞丢失约85%，纹状体模型丢失约50%，SNpc模型神经变性更严重，且死亡率更高（SNpc组69.2%，纹状体组33.3%）。第二，纹状体6-OHDA注射降低了大鼠在OFT中的运动距离，而SNpc注射未显著影响自发运动活动（损伤后14天）。第三，SNpc 6-OHDA注射导致ORT中识别记忆损害，D2探索指数显著低于盐水组且与零无明显差异；纹状体6-OHDA注射则未损害识别记忆。第四，喷溅实验中两组均未见梳理行为参数显著改变。第五，SNpc 6-OHDA注射在NSF中显著增加进食潜伏期，纹状体注射无此效应，但两组的进食量均未改变。第六，SNpc 6-OHDA注射在FST中显著增加不动时间，提示绝望样行为；纹状体注射不影响不动时间。第七，纹状体6-OHDA注射显著减少海马SGZ中DCX免疫反应阳性细胞总数，而SNpc注射未改变总数；但两种注射均显著降低有丝分裂后期（E+F阶段）DCX阳性细胞的百分比，说明均影响新生神经元的成熟过程，而对增殖期和中间期无显著影响。
在讨论部分，研究人员指出6-OHDA损伤机制涉及线粒体功能障碍和氧化应激增加。SNpc和纹状体注射产生不同功能结局可能与损伤程度和恢复过程有关：完全（>95%）的黑质纹状体多巴胺破坏才会产生永久性缺陷，而部分耗竭（80%–95%）的动物可能随时间恢复。SNpc注射后14天未检测到运动缺陷，可能因损伤后早期存在运动下降但随后恢复。SNpc注射导致的认识记忆损伤、NSF潜伏期增加和FST不动时间增加，反映了认知和情感功能障碍。纹状体注射引起的DCX细胞总数减少可能与皮层-基底节-丘脑-皮层环路破坏、逆行性退行性变性导致神经递质系统长期失调、α-突触核蛋白积聚及钙蛋白酶活性增加等机制有关。DCX阳性细胞在SNpc注射后总数未减少，但成熟阶段降低，提示多巴胺耗竭影响的是神经元成熟和存活而非早期前体细胞增殖。
研究结论为：与纹状体内注射相比，双侧6-OHDA注入SNpc诱发更明显的行为学（认知和情感）改变，且造成更严重的多巴胺能神经变性；两种模型均影响海马新生神经元成熟。该研究为选择适合研究PD非运动症状的动物模型提供了重要依据，表明双侧SNpc 6-OHDA模型可能更适用于研究PD的认知和情感障碍及评估潜在的神经保护治疗策略。研究局限性包括仅使用雄性大鼠、双侧6-OHDA模型不能完全模拟人类PD的进行性和多因素特性且不产生α-突触核蛋白聚集。未来研究应在雌性动物中验证、延长观察时间，并考虑纳入α-突触核蛋白病理特征以更接近人类疾病。
