帕金森病动物模型的建立及行为学评价
一、实验目的
帕金森病(Parkinson's disease, PD)简称Parkinson病,也称为震颤麻痹(paralysis agitans, shaking palsy),是中老年人常见的神经系统变性疾病,也是中老年人最常见的锥体外系疾病。流行病学调查研究显示,65岁以上人群患病率为1000/10万,随年龄增高,男性稍多于女性。该病的主要临床特点是:静止性震颤、动作迟缓及减少、肌张力增高、姿势不稳等。在老龄化日益严重的我国,其预防和治疗也越来越受到关注。本章介绍一种笔者实验室PD模型制作的方法及行为学评价体系。为PD发病机制的研究提供实验室支持。
二、实验原理
现代研究认为,PD的发病机制与脑内黑质,纹状体系统中多巴胺(dopamine, DA)含量减少有关。6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)是一种神经毒剂,可以选择性破坏含DA的神经细胞。目前建立PD动物模型最常用的方法是将6-OHDA注射到大鼠中脑。从而造成中脑黑质部位的多巴胺能神经元特异性损伤。诱导旋转行为的PD动物模型。本实验参照包新民所著《大鼠脑立体定位图谱》在脑立体定位仪下确定坐标,通过一侧纹状体前后两点注射6-OHDA,6-OHDA经逆行转运从而损伤黑质,导致DA能神经元损伤来制备大鼠PD模型,并对此模型进行行为学评价。
三、实验材料与方法
(一)实验材料
1.所需设备 电热压力蒸汽灭菌器;微量电子天平;电热恒温鼓风干燥箱;水平电泳仪;电热蒸馏水器;20μl、100μl、200μl、1000μl可调微量加样枪;手术器械:眼科剪、解剖剪、蚊式钳、有齿镊、无齿镊。
2.实验动物及试剂 本实验动物选用成年健康大鼠(昆明医科大学实验动物中心提供),体重180~220g,7月龄,雌雄各半,经反复检测无异常旋转行为。随机分为两组:6-OHDA实验组、对照组,每组动物10只,动物自由饮食,室温22~25℃。
(二)实验方法
1.造模方法 大鼠术前禁食12h。实验组动物用3.6%水合氯醛(1.5ml/100g)腹腔注射。而后将其放到新的鼠笼中,待其出现麻醉症状后再进行手术操作。麻醉成功后将大鼠腹位、四肢外展,用橡皮筋将其固定于立体定位仪上,呈俯卧位。将大鼠舌头轻轻拉向一边尽量保持呼吸通畅。
常规消毒,切开头皮和皮下组织,钝性分离颅骨外膜,充分暴露前囟及右侧颅骨。将齿棒设定为2.4mm,确定前囟坐标。根据包新民所著《大鼠脑立体定位图谱》,确定右侧纹状体两个注射点的坐标。第一点为前囟前1.0mm,矢状缝右侧3.0mm,硬膜下4.5mm;第二点为前囟后1.0mm,矢状缝右侧4.5mm,硬膜下6.0mm。在上述选定的坐标点用微型磨钻钻颅,用微量注射器将2μg/μl的6-OHDA(溶于0.2%抗坏血酸生理盐水中)5μl分别注入实验组动物的上述两点,注射速度为1μl/min,注毕留针10min,退针速度为1mm/min,以防药液溢出。退针后常规缝合头皮,术毕腹腔注射青霉素10万U/100g。对照组在上述右侧纹状体的两点注射入0.2%抗坏血酸生理盐水5μl,其余处理同实验组。苏醒后两组动物均在同一环境下饲喂。
2.旋转行为检测 分别在术后1周、2周、4周、6周、8周和10周于颈部皮下注射0.1%阿扑吗啡(apomorphine, APO; 1ml/kg),诱发大鼠向健侧的单向旋转行为,PD模型旋转检测仪记录动物向对侧旋转情况,旋转360°为1次,每次记录30min。一般认为,平均旋转次数≥7转/min为成功的PD大鼠模型。
(三)实验结果
实验组大鼠有1只术后死亡,其余存活良好,未出现明确的手术并发症。术后1周可观察到偶发的旋转行为,但不超过3次/min。术后4周共7只大鼠恒定向健侧旋转,且旋转出现圈数达到成功PD模型标准。术后1~2周大鼠的旋转次数与4~6周相比具有显著性差异(P<0.05)。术后4周大鼠的旋转次数与6周相比无显著性差异。对照组术后一直未诱发出旋转行为,所有动物均存活良好,无一只死亡。
(四)结果分析
中枢神经系统损伤在帕金森病(PD)的进展过程中持续不断地发生,对PD的治疗关键在于防止病情进展、修复和延缓多巴胺(DA)能神经元的损害,而PD动物模型的制作无疑在PD的实验研究中有着举足轻重的作用。对于单侧黑质损毁模型,同侧的黑质纹状体通路被破坏,纹状体内的神经元失去多巴胺能神经元的支配,其多巴胺受体便处于一种超敏状态,当给予外源性多巴胺受体激动剂如阿扑吗啡后,动物损伤侧的反应就强于健侧而无法保持平衡,并向健侧旋转,旋转的频率大致与黑质内的多巴胺能神经元的受损程度一致。因此,本研究所采用的方法成功完成了PD模型的制作,为今后的研究打下了基础。