ad以及行為學(xué)

1、AD以及行為學(xué),AD水迷宮、高架十字迷宮、筑巢行為等,Foreword,SAM小鼠——重要的Alzheimer’s disease 動(dòng)物模型,麻硯濤1126110062010.7.27,Outline,阿爾茨海默癥(Alzheimer disease，AD)是發(fā)生在老年期或老年前期的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，以神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)(nervefiber tangles，NFT)和細(xì)胞外老年斑(senile plaques，S

2、P)以及大量神經(jīng)元丟失為主要神經(jīng)病理特征。,臨床表現(xiàn),,1、進(jìn)行性精神狀態(tài)衰變；2、記憶、智力、定向、判斷能力、情感障礙和行為失常甚至發(fā)生意識(shí)模糊等；3、患者通常在發(fā)病后5～6年內(nèi)死于繼發(fā)感染和全身衰竭。,Background,Alois Alzheimer（1864-1915）Identified the first published case of Alzheimer's disease.,Augus

3、te Deter（1850-1906）,The first person diagnosed with Alzheimer's disease,Background,By 2006, there were 26.6 million sufferers worldwide. Alzheimer's is predicted to affect 1 in 85 people globally by 2050.,Back

4、ground,,A brain without the diseaseA brain with advanced Alzheimer's disease,Background,病理特征1、神經(jīng)纖維纏結(jié)2、淀粉樣蛋白斑,Background,Noticeable problems coming up with the right word or nameTrouble remembering names Incr

5、easing trouble with planning or organizing,stage 1,stage 2,stage 3,stage 4,stage 5,stage 6,stage 7,No impairment (normal function),Very mild cognitive decline (may feel as if he or she is having memory lapses),Mi

6、ld cognitive decline,Moderate cognitive decline/Mild or early-stage Alzheimer's disease,Background,Forgetfulness of recent events/one's own personal historyGreater difficulty performing complex tasksForgetfulne

7、ss about Becoming moody or withdrawn,Moderately severe cognitive decline,Severe cognitive decline,Severe or late-stage Alzheimer's diseaseUnable to take care of oneself,Severe Alzheimer's - may last from 1

8、 - 5 years.,,,,,,,Plaques and tangles (shown in the blue-shaded areas) tend to spread through the cortex in a predictable pattern as Alzheimer's disease progresses.,Earliest Alzheimer's - changes may begin 2

9、0 years or more before diagnosis.,Mild to moderate Alzheimer stages - generally last from 2 - 10 years.,Learning and memory,Thinking and planning,Speak and understanding speech,Sense of where is your body,Background

10、,Alzheimer’s Disease 可能的致病分子機(jī)制,Aβ的異常沉積：Aβ是I型跨膜蛋白淀粉樣前體蛋白(amyloidprecursor protein，APP)的酶解產(chǎn)物。其沉積導(dǎo)致老年斑的形成，可能是所有因素導(dǎo)致AD的共同途徑。正常情況下，Aβ的產(chǎn)生和降解是平衡的，當(dāng)出現(xiàn)如APP基因突變或過(guò)表達(dá)的特殊狀況會(huì)引起Aβ的異常沉積，引起神經(jīng)元細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞通透性增加，大量Ca2+涌入細(xì)胞內(nèi)，依次激活鈣依賴性激酶、蛋白酶、脂肪酶

11、、細(xì)胞內(nèi)自由基生成，從而導(dǎo)致細(xì)胞損傷乃至死亡。,tau蛋白異常磷酸化：tau蛋白的過(guò)度磷酸化促使tau聚集形成成對(duì)的螺旋狀纖維絲結(jié)構(gòu)，并使tau及其他微管相關(guān)蛋白從微管釋放，從而導(dǎo)致細(xì)胞骨架異常及軸漿運(yùn)輸障礙。高度磷酸化的tau蛋白易于聚集形成不可溶的纖維狀纏結(jié)，進(jìn)一步影響神經(jīng)功能。,Background,Background,,研究并建立可靠的AD動(dòng)物模型對(duì)于探明阿爾茨海默癥的病制及發(fā)病機(jī)制及防治藥物的開(kāi)發(fā)與研究具有重要的意義。,獼猴

12、,兔,犬,模式生物 & 神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究,線蟲(chóng),大鼠繁殖力和抗病力強(qiáng)，價(jià)格低廉，醫(yī)學(xué)研究的應(yīng)用范圍僅次子小鼠，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)上可以用于復(fù)制腦缺血、腦出血、蛛網(wǎng)膜下腔出血、癲癇、Parkinson病、Alzheimer病等多種動(dòng)物疾病模型。,小鼠個(gè)體小，生長(zhǎng)繁殖快，價(jià)格低廉可以大量供應(yīng)，并且全世界科研工作者均用國(guó)際公認(rèn)的品系和標(biāo)準(zhǔn)的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性、可靠性、重復(fù)性高，用途最廣。在神經(jīng)系統(tǒng)疾

13、病研究應(yīng)用方面，由于小鼠對(duì)多種病原體特別是病毒敏感，傳統(tǒng)上可用于乙型腦炎、脊髓灰質(zhì)炎等病毒性疾病的研究。近年來(lái)通過(guò)轉(zhuǎn)基因小鼠對(duì)Parkinson、Alzheimer等病的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行了大量研究。,model animals,model animals,model animals----SAMR & SAMP,Family tree of SAM mouse（Senescence-accelerated mouse）,SAMR

14、senescence accelerated-resistant mouse，SAMR1,SAMPSenescence accelerated prone mouse SAMP8,SAMP8在渡過(guò)一段正常生長(zhǎng)期(約4～6月齡)后迅速出現(xiàn)老化特征；SAMR1則表現(xiàn)為正常衰老，常作為SAMP8的正常對(duì)照。快速老化癡呆模型小鼠SAMP8主要以學(xué)習(xí)記憶能力障礙為老化特征，人類許多老年性疾病如肺泡擴(kuò)張、骨質(zhì)疏松、骨關(guān)節(jié)疾病、學(xué)習(xí)記憶功能障礙

15、、情感紊亂(抑郁)、白內(nèi)障、聽(tīng)覺(jué)障礙、腦萎縮、免疫缺陷等在SAMP不同亞系上均有不同程度的體現(xiàn)，而SAMR亞系的各項(xiàng)生理指標(biāo)及生存期限與正常動(dòng)物相似。是目前比較理想的自然衰老癡呆模型。,model animals----SAMR & SAMP,model animals----SAMR & SAMP,,氧化應(yīng)激,能量代謝,氧化物岐化酶活性降低,神經(jīng)系統(tǒng),神經(jīng)遞質(zhì)活性 乙酰膽堿釋放,葡萄糖代謝異常,線粒體功能,behav

16、ior tests,用日本京都大學(xué)竹田俊男和細(xì)川昌則教授制定的老化度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：反應(yīng)性被動(dòng)性逃避反應(yīng)皮毛光澤皮毛粗糙程度脫毛程度皮膚潰病眼周損害角膜混濁角膜潰瘍白內(nèi)障脊柱后凸等11項(xiàng)進(jìn)行觀察 再根據(jù)程度不同，將每項(xiàng)指標(biāo)劃分為3—5級(jí)不等，標(biāo)定分值。根據(jù)這個(gè)統(tǒng)一的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，客觀地給動(dòng)物評(píng)分，積分越高則老化度越高。,behavior tests----老度化評(píng)分,檢測(cè)各組小鼠活動(dòng)度情況，活動(dòng)箱為一無(wú)蓋、

17、長(zhǎng)寬各42 cm、高35 cm的黑色方盒，盒底用白色2 mm寬線條將底面劃分為36個(gè)正方形小格(7 cm×7 cm)。檢測(cè)時(shí)將小鼠面朝墻壁放人紙盒的四個(gè)角落之一，記錄小鼠3 min內(nèi)跑動(dòng)格子數(shù)、直立次數(shù)，連續(xù)記錄3 d。,結(jié)論：SAMP8相鄰兩個(gè)月齡的小鼠活動(dòng)度顯示出隨增齡性活動(dòng)度增加，SAMR1組沒(méi)有表現(xiàn)出隨月齡增加而活動(dòng)度快速增加的特點(diǎn)，這也是老化小鼠對(duì)周圍環(huán)境危險(xiǎn)意識(shí)降低的表現(xiàn)。,behavior tests----廣

18、場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（open field test）,正常小鼠在有屏壁的臂內(nèi)產(chǎn)生安全感，無(wú)屏壁臂內(nèi)產(chǎn)生恐懼不安感。實(shí)驗(yàn)時(shí)將小鼠面向兩個(gè)相鄰的臂的交界口置于十字架的中心平臺(tái)處，測(cè)定5 min內(nèi)進(jìn)入無(wú)屏壁臂(危險(xiǎn)區(qū))的次數(shù)及時(shí)間，以反映其產(chǎn)生恐懼不安狀態(tài)的程度，檢查其對(duì)危險(xiǎn)與安全的識(shí)別能力。,behavior tests----高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)（elevsted plus maze）,說(shuō)明SAMP8隨增齡識(shí)別安全與危險(xiǎn)環(huán)境的能力降低，處于低恐怖低緊張狀

19、態(tài)。,behavior tests----廣場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（open field test）,檢測(cè)小鼠與生俱來(lái)的特殊筑巢能力，筑巢行為的完成度和小鼠海馬及前腦皮質(zhì)的功能密切相關(guān)。 將小鼠單獨(dú)放養(yǎng)過(guò)夜，給食物、水、新的木絮，每只籠內(nèi)放入6塊5*5 cm2大小的薄布，過(guò)夜后，于次日清晨觀察小鼠窩的筑成情況及組成的材料，木絮圍升的凹狀、是否有布條碎片等，并給予相應(yīng)的評(píng)分。具體評(píng)分如下：0分——沒(méi)有可見(jiàn)的木絮窩，沒(méi)有布；1分

20、——只有木絮窩，沒(méi)有碎布條；2分——有木絮窩，有碎布條或整塊布在窩里或圍著；3分——2加上形成一個(gè)杯口狀窩；4分——碎布條像一個(gè)球狀覆蓋著小鼠。,behavior tests----筑巢實(shí)驗(yàn)（nesting test）,,0分,1分,2分,3分,4分,behavior tests----筑巢實(shí)驗(yàn)（nesting test）,Morris圓形水迷宮 （Morris Water Maze）是水迷宮中常用的一種， 它通過(guò)強(qiáng)迫實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 （

21、大鼠、 小鼠）游泳， 讓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)習(xí)在水中尋找隱藏平臺(tái)并通過(guò)分析其尋找平臺(tái)所用時(shí)間和所走路徑測(cè)試實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)空間位置覺(jué)和方向覺(jué) （空間定位）的學(xué)習(xí)記憶能力， 進(jìn)而判斷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的記憶功能好壞。 通過(guò)該設(shè)備可以得到豐富的實(shí)驗(yàn)信息， 比如實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的潛伏期、 游泳總路程、 平均速度、 穿越平臺(tái)的次數(shù)、 多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算 （平均值/總和） 、 象限分析 （四個(gè)象限中游泳軌跡分析， 時(shí)間/路程/百分比） 、 圓形區(qū)域分析

22、（定位搜索、 四象限中與平臺(tái)相對(duì)稱位置的軌跡分析、 時(shí)間/路程/百分比/密度） 、 環(huán)形區(qū)域分析（定距搜索， 與平臺(tái)相切的環(huán)形區(qū)域內(nèi)的軌跡分析，時(shí)間/路程/百分比/密度） 、 游泳軌跡圖、 軌跡圖編輯分析等。通過(guò)對(duì)這些豐富的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行分析，不僅可以對(duì)與空間學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的腦區(qū)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)， 而且可以對(duì)影響學(xué)習(xí)記憶的相關(guān)的藥物效果、環(huán)境、 基因、 電磁輻射等其他因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。,behavior tests----水迷宮實(shí)驗(yàn)（morris

23、 water maze）,behavior tests----水迷宮實(shí)驗(yàn)（morris water maze）,behavior tests----水迷宮實(shí)驗(yàn)（morris water maze）,1．隱蔽平臺(tái)試驗(yàn)(hidden platform trial)試驗(yàn)前1d，讓動(dòng)物在不含平臺(tái)的水池中自由游泳90 S，使其熟悉迷宮環(huán)境。試驗(yàn)時(shí)平臺(tái)位置固定不變，置于西北象限中央，平臺(tái)中點(diǎn)離池壁25 cm。在平臺(tái)對(duì)側(cè)選兩個(gè)與之距離相等的點(diǎn)作為入水

24、點(diǎn)，訓(xùn)練時(shí)將動(dòng)物面朝池壁輕輕放入水中，記錄小鼠從入水至找到平臺(tái)的游泳路線的長(zhǎng)度及找到平臺(tái)的時(shí)間(逃避潛伏期，escape latency，EL)，然后讓小鼠在平臺(tái)上停留10 s。如果90 s內(nèi)找不到平臺(tái)，潛伏期記為90 s，并將小鼠引導(dǎo)至平臺(tái)上休息10 s。每天在2個(gè)入水點(diǎn)各訓(xùn)練1次，以兩次潛伏期的算術(shù)均值作為這一天的成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2．空間探索試驗(yàn)(probe trial)隱蔽平臺(tái)試驗(yàn)結(jié)束24 h后，撤除平臺(tái)。任選一相同入水點(diǎn)將小

25、鼠放入水中，記錄小鼠在60 s內(nèi)的游泳路徑，對(duì)小鼠在原平臺(tái)象限的停留時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。3．反向試驗(yàn)(reversal trial)將平臺(tái)位置移至對(duì)面象限，其余操作同隱蔽平臺(tái)試驗(yàn)。4．可視平臺(tái)試驗(yàn)(visible platform trial)為排除感覺(jué)、視覺(jué)或運(yùn)動(dòng)功能障礙對(duì)空間學(xué)習(xí)記憶的影響，最后1 d進(jìn)行可視平臺(tái)試驗(yàn)。讓平臺(tái)位置露出水面2 cIIl，并帖上黃色膠帶，其余操作同隱蔽平臺(tái)試驗(yàn)。,behavior tests----水迷

26、宮實(shí)驗(yàn)（morris water maze）,behavior tests----水迷宮實(shí)驗(yàn)（morris water maze）,,1、各組小鼠在隱蔽平臺(tái)實(shí)驗(yàn)中的逃避潛伏期時(shí)間隨天數(shù)的增加均有縮短，說(shuō)明各組小鼠均有學(xué)習(xí)記憶能力。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明快速老化小鼠SAMP8的學(xué)習(xí)記憶能力較正常老化SAMR1鼠差。,behavior tests----水迷宮實(shí)驗(yàn)（morris water maze）,,,無(wú)明顯變化,behavior tes