賀云,趙宏偉,齊冬梅,程肖蕊*,劉西建*

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院,濟(jì)南 250355;2.山東中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院,濟(jì)南 250355)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一種常見的神經(jīng)退行性疾病,主要表現(xiàn)為漸進(jìn)性認(rèn)知功能退化、記憶喪失、人格和行為改變等,AD患者占AD及其他癡呆者的63% ~ 70%[1-2]。腦內(nèi)Aβ沉積導(dǎo)致的斑塊和Tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)及神經(jīng)元丟失是該病的主要病理特征[3]。AD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,迄今尚不明確,臨床亦無有效治療藥物。大量臨床和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,ApoE4等位基因是散發(fā)型AD最強(qiáng)、最主要的遺傳危險(xiǎn)因素[4-5],但ApoE4誘導(dǎo)AD發(fā)病機(jī)制尚不清楚。ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠也被廣泛用于AD發(fā)病機(jī)制和防治藥物的研究。本文對(duì)ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的AD樣性狀及其在AD研究中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)綜述,為AD相關(guān)研究提供借鑒。

1 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠

1.1 載脂蛋白E與AD發(fā)生的關(guān)系

ApoE是一種由299個(gè)氨基酸殘基組成的糖蛋白,分子量約為34 × 103,主要在肝合成,通過介導(dǎo)肝清除脂蛋白顆粒而在血漿膽固醇穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[6],同時(shí)也在大腦中產(chǎn)生,過去認(rèn)為主要是在星形膠質(zhì)細(xì)胞中產(chǎn)生[7],近期發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)元中的表達(dá)量也增多[8-10]。在大腦中主要是參與膽固醇和脂質(zhì)代謝,主要作用是將膽固醇輸送到神經(jīng)元,并且清除脂質(zhì)碎片以促進(jìn)髓鞘修復(fù)[11]。

表1 載脂蛋白E各亞型的生物學(xué)信息Table 1 Biological information on subtypes of apolipoprotein E

1.2 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的生物學(xué)特性

目前,已經(jīng)建立了幾個(gè)表達(dá)人類ApoE3或ApoE4的轉(zhuǎn)基因小鼠品系(表2),主要有:NSEApoE3、NSE-ApoE4、ApoE4、ApoE3、GFAP-ApoE4和GFAP-ApoE3品系,其中NSE-ApoE4和GFAPApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠在12月齡時(shí)出現(xiàn)空間學(xué)習(xí)記憶能力的障礙,而ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠則在9月齡表現(xiàn)出空間學(xué)習(xí)記憶缺陷[21]。在這些品系中,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠是最常用的,本文主要綜述該品系小鼠在AD中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

表2 不同品系A(chǔ)poE4轉(zhuǎn)基因小鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力Table 2 Spatial learning and memory ability of ApoE4 transgenic mice

1.2.1 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能

Kim等[30]通過Morris 水迷宮(morris water maze,MWM)實(shí)驗(yàn)對(duì)5月齡雌性小鼠進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn),ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型(wild type,WT)即C57BL/6J小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力無差異,而Kou等[21]發(fā)現(xiàn)9月齡雌、雄性ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相較于WT小鼠,其學(xué)習(xí)期逃避潛伏期延長(zhǎng),檢測(cè)期穿環(huán)次數(shù)減少、目標(biāo)象限停留時(shí)間和目標(biāo)象限運(yùn)動(dòng)距離均縮短。Hartman等[31]、Chouinard-Watkins等[32]研究顯示12月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠與WT小鼠在空間學(xué)習(xí)記憶方面無差別。Wang等[33]通過Morris水迷宮和放射迷宮(radial maze,RM)實(shí)驗(yàn)研究13 ~ 24月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠均有空間學(xué)習(xí)記憶功能的損傷。Chouinard-Watkins等[32]通過新異物體識(shí)別(natural object recognition,NOR)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)12月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)現(xiàn)與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠相比,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠運(yùn)動(dòng)距離延長(zhǎng)、辨識(shí)別指數(shù)降低,提示其新異物體識(shí)別能力發(fā)生損傷。Siegel等[34]通過避暗實(shí)驗(yàn)(passive avoidance,PA)發(fā)現(xiàn),10 ~ 13月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相較于ApoE2轉(zhuǎn)基因小鼠,錯(cuò)誤次數(shù)減少,進(jìn)入暗室的逃避潛伏期縮短,說明被動(dòng)回避反應(yīng)能力未受到損害。Siegel等[34]高架十字迷宮(elevated plus maze,EPM)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,10 ~ 13月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相較于ApoE3和ApoE2轉(zhuǎn)基因小鼠,在開臂停留時(shí)間(open-arms time,OE)短,但是Lin等[35]也有研究發(fā)現(xiàn)12月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠開臂停留時(shí)間和進(jìn)入開臂的次數(shù)(open-arms entries, OT)無差異。明暗箱實(shí)驗(yàn)[32](light-dark box,LDB)檢測(cè)結(jié)果中12月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相較于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠在明箱停留時(shí)間長(zhǎng),說明尚不能肯定ApoE4小鼠是否有焦慮情緒。懸尾實(shí)驗(yàn)(tail suspension tes,TST)結(jié)果表明,3月齡和12月齡小鼠ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠僵直不動(dòng)時(shí)間無差異[35],糖水偏好實(shí)驗(yàn)(sucrose preference test,SPT)結(jié)果3月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠糖水偏愛指數(shù)無差異,說明其沒有抑郁情緒。

另外,轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn)(rota-rod test,RRT)表明12 ~ 14月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相較于WT小鼠,在轉(zhuǎn)棒上停留時(shí)間縮短,說明其運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力差[35]。

這些研究結(jié)果表明,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠學(xué)習(xí)記憶功能的顯著損傷出現(xiàn)在13月齡以后,主要包括空間學(xué)習(xí)記憶能力和物體識(shí)別記憶能力,但其不表現(xiàn)焦慮與抑郁情緒(表3)。

表3 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的認(rèn)知功能Table 3 Cognitive function of ApoE4 transgenic mice

續(xù)表3

1.2.2 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的病理特征

對(duì)于AD的特征性病理變化Aβ斑塊,有研究采用DAB染色的免疫組化(immunohistochemistry,IHC)技術(shù)檢測(cè)雌性3月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的皮層,發(fā)現(xiàn)ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠有少量的Aβ沉積,10月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠皮層中有顯著Aβ沉積[39]。

正這時(shí)北村一個(gè)老婆婆瘋了似的哭著跑來和李青山拼命。她捧住頭，象捧住一塊石頭般地投向墻壁，嘴中發(fā)出短句：

Tau蛋白過度磷酸化是形成AD另一特征性病理NFT的原因,Liraz等[40]采用mAb AT8IHC檢測(cè)4月齡ApoE4和ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠海馬中磷酸化Tau蛋白和總Tau蛋白含量,發(fā)現(xiàn)CA3和CA1區(qū)錐體神經(jīng)元以及DG區(qū)顆粒神經(jīng)元中的磷酸化Tau和總Tau水平明顯高于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠。

對(duì)于腦體積變化,通過免疫組化技術(shù)檢測(cè)9月齡的小鼠發(fā)現(xiàn),WT小鼠與ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠大腦體積無差異,未出現(xiàn)萎縮[41]。Wang等[33]使用7T磁共振成像檢測(cè)12和24月齡小鼠腦體積比例的變化,發(fā)現(xiàn)12月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠海馬和皮層體積分別占全腦體積的比例無差異。而與24月齡ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠相比,同齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的皮層、海馬的體積分別占全腦體積的比例均降低,說明皮層和海馬萎縮嚴(yán)重[33]。Dolej?í等[42]進(jìn)一步通過IHC檢測(cè)4月齡ApoE4與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠海馬突觸前囊泡乙酰膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體(vesicular acetylcholine transporter,VAChT),發(fā)現(xiàn)ApoE4與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠突觸前VAChT水平相似,但是對(duì)ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠CA3和CA1海馬亞區(qū)中突觸前囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(glutamatergic vesicular transporter,VGlut)的染色強(qiáng)度相較于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠低,說明ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠海馬中谷氨酸能神經(jīng)元減少[40]。對(duì)于GABA能神經(jīng)元,Andrews-Zwilling等[43]、Li等[44]通過腦切片IHC抗GAD67和抗生長(zhǎng)抑素染色對(duì)6、12 ~ 13、16月齡的小鼠海馬的GABAergic中間神經(jīng)元定量分析發(fā)現(xiàn),6、12 ~ 13、16月齡時(shí)相較于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠齒狀回GABAergic神經(jīng)元均顯著減少,16月齡的ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠與ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠CA1區(qū)GABAergic神經(jīng)元未出現(xiàn)差異。Sun等[45]、Klein等[46]通過生物素染色(biocytin staining,BS)法研究結(jié)果顯示,相較于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠在4月齡時(shí)其海馬神經(jīng)元的樹突分枝少、長(zhǎng)度短且樹突棘密度低,在7月齡時(shí)其杏仁核神經(jīng)元的樹突分枝也少且長(zhǎng)度短。Li等[44]通過共聚焦顯微鏡成像(confocal microscopic images,CMI)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與野生型小鼠相比,6 ~ 7月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠海馬新生神經(jīng)元樹突長(zhǎng)度短而分枝少。Zhu等[47]通過免疫熒光(immunofluorescence,IF)染色分別檢測(cè)3月齡和9月齡ApoE3和ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠海馬和皮層突觸體中突觸結(jié)合蛋白1(synaptojanin 1,synj1)發(fā)現(xiàn)3月齡ApoE3和ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠海馬和皮層synj1無差異,但是9月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠海馬和皮層synj1表達(dá)水平比ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠高。這些研究結(jié)果提示,谷氨酸能與GABA能神經(jīng)元的丟失、神經(jīng)元中樹突與突觸減少是導(dǎo)致ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠腦萎縮的原因。

綜合以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠早在3月齡皮層中Aβ蛋白就有少量沉積,在10月齡Aβ蛋白顯著增多,4月齡時(shí)海馬Tau蛋白磷酸化水平就顯著升高,谷氨酸能和GABA能神經(jīng)元減少、成熟與新生神經(jīng)元的樹突分枝少長(zhǎng)度短且樹突棘密度低從而使其在老年時(shí)呈現(xiàn)腦萎縮。這些研究表明,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠具有AD的典型病理特征(表4)。

表4 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的病理特征Table 4 Pathological characteristics of ApoE4 transgenic mice

1.2.3 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的生理生化表型

ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠除了呈現(xiàn)AD樣認(rèn)知行為學(xué)與病理學(xué)特征外,其生理生化也表現(xiàn)出一些特有變化(表5),如:相較于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠在2.3 ~ 3月齡時(shí),海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞中Ca2+興奮性增強(qiáng)[48];在4和12月齡時(shí)其海馬突觸可塑性降低,且12月齡與4月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相比其突觸活性降低[45];7月齡時(shí),杏仁核中神經(jīng)元突觸傳遞減弱,錐體樣神經(jīng)元自發(fā)興奮性突觸后電流(spontaneous excitatory post-synaptic currents,sEPSCs)間隔時(shí)間延長(zhǎng),興奮性傳遞損傷[46]。另外,與ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠相比,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠海馬和皮層中ApoE、ApoER2的表達(dá)(12月齡)[35]及免疫球蛋白G(IgG)水平(10月齡)[39]顯著降低,同時(shí)海馬中的磷酸肌醇二磷酸(phosphoinositol biphosphate,PIP2)(9月齡)[47]、膽固醇(12月齡)[47]、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)(16月齡)[49]也顯著降低,而Aβ42水平顯著升高(2 ~ 4月齡)[50]。

表5 ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠的生理生化表型Table 5 Physiological and biochemical phenotypes of ApoE4 transgenic mice

2 ApoE4參與AD的發(fā)病機(jī)制

目前的研究結(jié)果表明,ApoE4參與AD的發(fā)病機(jī)制可能涉及增加腦內(nèi)Aβ沉積并減少其清除率、Tau蛋白過度磷酸化、血腦屏障損傷及脂質(zhì)代謝異常,下面對(duì)其進(jìn)行詳述。

2.1 ApoE4參與AD中Aβ病理的形成

Aβ從大腦中清除主要通過細(xì)胞攝取和酶降解、血腦屏障(blood brain barrier,BBB)和血腦脊液屏障(blood cerebrospinal fluid barrier,BCSFB)運(yùn)輸、間質(zhì)液(interstitial fluid,ISF)引流通路以及腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)吸收進(jìn)入淋巴循環(huán)系統(tǒng)[51]。LDL受體相關(guān)蛋白1(LDL receptor related protein1,LRP1)是大腦中ApoE的主要受體,該蛋白在多種腦細(xì)胞類型特別是神經(jīng)元中大量表達(dá),通過與其他跨膜蛋白偶聯(lián),LRP1能夠識(shí)別并高效結(jié)合30多種結(jié)構(gòu)和功能不同的配體,包括ApoE、淀粉樣前體蛋白和Aβ[52]。LRP1已經(jīng)被證明可以介導(dǎo)神經(jīng)元[53]、星形膠質(zhì)細(xì)胞[54]、小膠質(zhì)細(xì)胞[55]、血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)[56]Aβ的清除。ApoE各個(gè)亞型與LRP1結(jié)合的能力是ApoE4 > ApoE3 >> ApoE2,提示ApoE4與Aβ競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合LRP1,而導(dǎo)致Aβ被細(xì)胞清除的幾率下降。另有研究表明,高濃度的ApoE可以形成高分子量的Aβ共聚集體,其中ApoE4比ApoE3更容易促進(jìn)Aβ聚集,ApoE還以異構(gòu)體依賴的方式增加Aβ寡聚體的水平(ApoE4 > ApoE3 > ApoE2)[57-58]。此外,ApoE4比ApoE3和ApoE2更能穩(wěn)定Aβ寡聚體[59],在攜帶ApoE4基因型的AD患者的臨床癥狀出現(xiàn)前幾十年,Aβ就開始沉積在大腦中[60-61]。這些研究表明,ApoE4可加劇Aβ的沉積。

2.2 ApoE4參與AD中Tau蛋白過度磷酸化病理的形成

Tau蛋白過度磷酸化可導(dǎo)致Tau蛋白自我組裝成成對(duì)的螺絲狀絲,即神經(jīng)纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles,NFTs)。研究發(fā)現(xiàn),在患有原發(fā)性Tau病變患者中,ApoE中ε4等位基因與大腦區(qū)域神經(jīng)退行性病變嚴(yán)重程度的增加有關(guān)[62]。在神經(jīng)元中表達(dá)人類ApoE4的轉(zhuǎn)基因小鼠,Tau蛋白的磷酸化水平升高,而在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)ApoE4則沒有顯示Tau蛋白的磷酸化水平升高[63],這提示ApoE4在神經(jīng)元中對(duì)Tau蛋白的磷酸化發(fā)揮作用。

2.3 ApoE4參與AD中血腦屏障的破壞

最近的研究表明,無論生物標(biāo)志物Aβ和Tau如何變化,患有早期認(rèn)知功能障礙的個(gè)體都會(huì)在海馬體中發(fā)生腦毛細(xì)血管和BBB損傷[64-65],因此,BBB損傷被認(rèn)為是認(rèn)知功能障礙的早期生物標(biāo)志物[64]。基于周皮細(xì)胞損傷的生物標(biāo)志物可溶性血小板生長(zhǎng)因子受體-β(soluble platelet-derived growth factor receptor-β,sPDGFRβ),研究發(fā)現(xiàn)ApoE4攜帶者CSF中sPDGFRβ水平增加,且其增加與海馬和海馬旁回中BBB通透性的增加相關(guān),提示CSF中sPDGFRβ基線水平升高與BBB和周皮細(xì)胞細(xì)胞損傷有關(guān)[65]。臨床癡呆評(píng)分(clinical dementia rating,CDR)分析發(fā)現(xiàn)ApoE4攜帶者伴認(rèn)知障礙的CSF中sPDGFRβ增加,但ApoE3攜帶者卻無變化[65]。而且發(fā)現(xiàn)BBB損傷的分子生物標(biāo)志物白蛋白CSF/血漿熵(CSF/plasmaquotient)、以及CSF纖維蛋白原和纖溶酶原水平升高。這些研究結(jié)果提示,ApoE4可導(dǎo)致BBB損傷和腦毛細(xì)血管周皮細(xì)胞的退化[66]。

2.4 ApoE4導(dǎo)致AD脂質(zhì)代謝異常

AD是一種緩慢進(jìn)展的疾病,生活方式、習(xí)慣和營(yíng)養(yǎng)模式可以通過影響不同的認(rèn)知區(qū)域?qū)е抡w智力退化,脂質(zhì)代謝失調(diào)參與AD的發(fā)病機(jī)制[67]。研究發(fā)現(xiàn),AD患者和ApoE4攜帶者大腦和腦脊液中二十二碳六烯酸(DHA)水平降低[68-69]。進(jìn)一步的研究表明,ApoE4基因可導(dǎo)致血腦屏障的破壞[70]、磷脂和膽固醇的失調(diào)[47]。相較于ApoE3轉(zhuǎn)基因小鼠,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠早在8 ~ 20周齡其血漿膽固醇、甘油三酯水平顯著升高[71]。與ApoE3/APP小鼠相比,12月齡ApoE4/APP小鼠腦中磷脂酰肌醇濃度降低[72],15月齡ApoE4/APP小鼠腦中磷脂酰甘油較低而鞘磷脂較高,且12月齡和15月齡的ApoE4/APP小鼠的磷脂酰膽堿也較高[72]。另外,高脂飲食(high fat diet,HFD)可增加ApoE3和ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠的脂質(zhì)和葡萄糖代謝紊亂,但雄性HFD-ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠葡萄糖代謝速度和效率顯著低于同性別HFD-ApoE3 轉(zhuǎn)基因小鼠[36-73]。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)飲食時(shí),ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的CA1炎癥明顯多于WT小鼠,而HFD降低ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠CA1中的CD68的表達(dá)[74]。這些結(jié)果提示ApoE4可能通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)與葡萄糖代謝及神經(jīng)炎癥進(jìn)而影響血漿和腦中低密度膜結(jié)構(gòu)域中的脂質(zhì)組成。

3 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠在AD防治藥物研發(fā)中的應(yīng)用

由于ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠具有AD典型的認(rèn)知行為學(xué)與病理特征,并參與AD的發(fā)病機(jī)制,其已被用于各類AD防治藥物的研究中(見表6)。

表6 ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠用于AD防治藥物藥效評(píng)價(jià)的研究Table 6 Study on the efficacy evaluation of apoE4 transgenic mice in the prevention and treatment of AD

續(xù)表6

Guardia-Escote等[75]通過給予10日齡大C57、ApoE3、ApoE4小鼠毒死蜱(溶于玉米油)灌胃5 d,同時(shí)對(duì)照組小鼠給予5 d玉米油,2個(gè)月后進(jìn)行新物體識(shí)別檢測(cè),ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠相較于ApoE3、C57小鼠,學(xué)習(xí)記憶能力出現(xiàn)損傷,2月齡小鼠給藥乙酰膽堿酯酶抑制劑利斯的明(0.25 mg/kg),4個(gè)月后ApoE4轉(zhuǎn)基因雄性小鼠相較于對(duì)照組小鼠學(xué)習(xí)記憶能力改善,雌性小鼠無改善作用。

已有文獻(xiàn)表明ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠用于貝沙羅汀、睪酮、谷氨酰胺酶拮抗劑JHU-083、水楊胺(salicylamide,SA)、戊巴比妥(pentobarbital,PB)等的評(píng)價(jià)。用類視黃醇X受體激動(dòng)劑貝沙羅汀(100 mg/(kg·d))口服治療4月齡雄性ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠10 d,能夠縮短其在MWM中的逃避潛伏期[76]。睪酮(160 mg/(kg·d))腹腔注射6月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠可延長(zhǎng)其在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)象限停留時(shí)間[77],而皮下注射雄激素受體拮抗劑羥氟他胺卻縮短其目標(biāo)象限停留時(shí)間、延長(zhǎng)逃避潛伏期[77]。Hollinger等[78]研究發(fā)現(xiàn)6月齡雌性ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠給予JHU-083(每周1.83 mg/kg共3次)灌胃4 ~ 5個(gè)月,可縮短其在巴恩斯迷宮中學(xué)習(xí)期和檢測(cè)期的逃避潛伏期、加快發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的速度。Davies等[38]研究表明在4月齡雌、雄ApoE4 轉(zhuǎn)基因小鼠開始飼喂1 g/L SA,持續(xù)到小鼠12 ~ 14月齡,可減少其在六臂放射性水迷宮實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤次數(shù)、縮短逃避潛伏期。對(duì)9月齡雌、雄小鼠分別注射酮類(β-羥丁酸600 mg/(kg·d);乙酰乙酸150 mg/(kg·d))3個(gè)月,可縮短其在MWM中的逃避潛伏期、增加穿環(huán)次數(shù)、延長(zhǎng)目標(biāo)象限停留時(shí)間[79]。Tong等[80]研究發(fā)現(xiàn),給予15.5月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因雌性小鼠2周GABAA受體增強(qiáng)劑PB(20 mg/kg),可使其在Morris水迷宮測(cè)試中逃避潛伏期縮短、目標(biāo)象限停留時(shí)間延長(zhǎng)。這些基于ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的研究表明,貝沙羅汀、睪酮、JHU-083、SA、酮類、PB具有改善空間學(xué)習(xí)記憶能力的作用,提示它們可能具有防治AD的潛能。

文獻(xiàn)報(bào)道,王明輝[81]研究發(fā)現(xiàn)多酚物質(zhì)姜黃素(40 mg(kg·d))處理9月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠能縮短其在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中的逃避潛伏期縮短、穿環(huán)次數(shù)增加。而在雌和雄性E4FAD+、E4FAD-小鼠3月齡時(shí)喂養(yǎng)添加菊粉飼料至7月齡,發(fā)現(xiàn)對(duì)其空間學(xué)習(xí)記憶能力無作用[82]。

另外,Zaldua等[83]研究發(fā)現(xiàn)無論是給6月齡E4FAD-和E4FAD+小鼠表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor, EGF)(每周300 μg/kg)腹腔注射2.5個(gè)月,還是給與8月齡E4FAD-和E4FAD+小鼠EGF治療2個(gè)月,均可延長(zhǎng)其在新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)中對(duì)新物體關(guān)注的時(shí)間、在Y迷宮實(shí)驗(yàn)中的新臂停留時(shí)間,說明EGF具有改善空間學(xué)習(xí)記憶的能力。Chouinard-Watkins等[32]喂食4月齡ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)飼料8個(gè)月后發(fā)現(xiàn)ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠在巴恩斯迷宮實(shí)驗(yàn)中逃避潛伏期曲線下面積變小,新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)中,對(duì)新物體偏愛指數(shù)增加。

4 小結(jié)

大量研究證實(shí)攜帶ApoE4基因會(huì)使AD的發(fā)生提前,是SAD的最大危險(xiǎn)因素。本文通過系統(tǒng)綜述ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的認(rèn)知功能損傷、病理特征及生理生化表型,分析ApoE4參與AD的發(fā)病機(jī)制途徑,列舉使用ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行AD防治藥物藥效的評(píng)價(jià)研究,以期為利用ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行AD相關(guān)研究提供參考。但是就目前文獻(xiàn)報(bào)道來看,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的空間學(xué)習(xí)記憶、物體識(shí)別記憶、被動(dòng)回避反應(yīng)、主動(dòng)回避反應(yīng)、恐懼學(xué)習(xí)記憶等在內(nèi)的認(rèn)知能力還缺乏各個(gè)月齡的系統(tǒng)性研究,對(duì)于AD的特征性病理變化也缺乏充實(shí)的數(shù)據(jù),其用于AD防治藥物的研究也遠(yuǎn)不及AD其他動(dòng)物模型如APP、PS1、Tau基因修飾類小鼠及快速老化模型小鼠(SAMP8)。但基于ApoE的生物學(xué)功能,ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠對(duì)于脂質(zhì)代謝異常相關(guān)的AD發(fā)病機(jī)制研究是一個(gè)相對(duì)理想的工具。