給予動物鼠籠傾斜、潮濕墊料、高溫、噪音、束縛、電擊、游泳、晝夜節(jié)律顛倒等不同刺激因子,且刺激因子安排為多變性和不可預測,可誘導性是模型制造成功的關鍵。該模型被廣泛用于抑郁癥神經(jīng)生物學機制及抗抑郁藥物的研究,以及伴發(fā)的焦慮、學習記憶障礙及防護藥物研究。
本研究中,通過水迷宮實驗、避暗實驗結果可以看CUMS模型組水迷宮尋臺潛伏期顯著性延長,避暗錯誤次數(shù)顯著性增加、避暗潛伏期顯著性減少等,這些行為學結果,提示大小鼠CUMS模型成功。此外本實驗還對CUMS模型的機制進行了基礎研究,認為CUMS模型會導致動物皮層的5-HT、DA、Ach、NE等神經(jīng)遞質(zhì)水平顯著性降低(P<0.05)。因此我們認為采用慢性不可預測應激,35天可以造成大鼠和小鼠學習記憶障礙。
模型技術難點在于對于CUMS刺激因子的選擇,刺激因子的選擇可能影響實驗模型的成功與否,常用的刺激因子有禁食(12 h)、禁水(12 h)、冷水游泳(4 °C,5 min)、熱水游泳(42 °C,5 min)、動物叫聲(0.5 h)、束縛(使用自行研發(fā)的小鼠行為限制器,長20 cm,直徑7 cm)、晝夜顛倒、配對飼養(yǎng)、濕籠、傾籠等。每日選擇2~3 種刺激,并盡量使應激程序符合不可預測的特點,以避免動物產(chǎn)生適應性。相同的刺激因子應該隔3-7日再進行。
本研究通過不同的刺激因子對老鼠造成慢性不可預測應激模型,通過水迷宮、避暗等經(jīng)典行為學指標,以及5-HT、DA、Ach、NE等神經(jīng)遞質(zhì)基礎機制指標,表明了慢性不可預測應激誘導老鼠學習記憶損傷模型的成功,并且該模型對于大小鼠具有相同的效果,本模型可用于進一步的改善學習記憶藥物的藥效學評價。
本實驗采用健康成年SPF級老鼠。飼料墊料均為高壓滅菌產(chǎn)品,購自北京維通利華實驗動物有限公司,動物用水均經(jīng)過除菌處理。實驗動物以完整的包裝直接進入實驗室,觀察適應5天后無異常情況,方進行實驗。實驗過程中動物操作均符合動物倫理學規(guī)范,對環(huán)境和生態(tài)影響等符合國家相關法律規(guī)定。
1 實驗材料
(1)藥品與試劑:
標準物質(zhì)多巴胺(DA)、乙酰膽堿(Ach)、5-羥色胺(5-HT)、去甲腎上腺素(NE)、腎上腺素(E)來自Sigma Aldrich公司(圣路易斯,美國莫州)。 (2)儀器: ① 行為學檢測:水迷宮儀器 ② 機制檢測:全自動酶標儀(美國Bio-Rad公司)、超聲細胞破碎儀(美國Sonics公司)、分析天平(梅特勒托利多公司)。2 評價方法 (1) 行為學評價: ① 大鼠水迷宮實驗 水迷宮實驗(Morris Water Maze test, MWM test)采用大鼠水迷宮計算機圖像實時檢測分析處理系統(tǒng)進行。大鼠水迷宮為直徑180cm,高60cm 圓形的水池。在水池壁上標明4 個點,并據(jù)此將水池分為四個象限,于其中一象限中心置一直徑為10cm,高30cm 的鐵質(zhì)圓形平臺,水面高于平臺1cm,水溫控制在(25±2)℃。水迷宮測試分為兩個階段,即①定位航行實驗,歷時5 天,每只動物每天3 個象限(實臺象限除外),將大鼠面向池壁放入水中,記錄1.5 min 內(nèi)尋找平臺所需時間(尋臺潛伏期)。若大鼠入水后1.5 min 內(nèi)未能找到平臺,則將其置于平臺上并停留30s,尋臺潛伏期記錄為1.5 min。② 空間探索實驗,定位航行實驗結束后撤除平臺,將大鼠面向水壁從對角象限入水放入池內(nèi),記錄1.5 min 內(nèi),動物在實臺象限的游程、時間等指標。
② 小鼠避暗實驗
避暗實驗前一天,將動物頭部背向電動門自明室放入,任其在明暗室內(nèi)自由活動以熟悉環(huán)境。5 min 后,取出,放回原籠。實驗分為記憶獲得和鞏固兩個階段,均于給藥1 小時后開始檢測。記憶獲得階段:將動物頭部背向電動門自暗室放入,暗室電壓幅度為39v。檢測時間為5 min。軟件自動記錄5 min內(nèi)錯誤次數(shù)、暗室時間及暗室路程。24 小時后,進行記憶鞏固實驗:將動物頭部背向電動門自明室放入,即開始實驗,電壓幅度為39 v。軟件自動記錄5 min 內(nèi)錯誤次數(shù)、入暗潛伏期、暗室時間及暗室路程。
③皮毛狀態(tài)測試
皮毛狀態(tài)測試在實驗前及應激刺激結束后各測試一次。皮毛狀態(tài)測試部位包括頭、頸、背部、腹部、前后爪、尾巴、生殖器七個部位。皮毛整潔,計0分,皮毛臟亂,計1分。皮毛狀態(tài)指數(shù)=計分總數(shù)/部位數(shù)。
(2)機制的檢測
①CUMS對大鼠神經(jīng)遞質(zhì)檢測
采用實驗室前期的實驗方法-LC-MS/MS進行測定。
色譜條件:色譜柱為 TSK-GEL Amide-80,柱溫35 ℃;以乙腈–水 (含6 mM HCOONH4)(67.5 : 32.5)為流動相,0.2 mL/min 流速。
質(zhì)譜條件:ESI 離子源;正離子模式檢測;電噴霧電壓為4500V;信號采集方式為多反應檢測(MRM);GS1:50 psi;GS2:50 psi;TEM:450℃。
標準溶液的配制:精密稱取標準品 DA, NE,5-HT,Ach,GABA,Glu,DHBA 各 1 mg,用含0.2% 甲酸的甲醇:水(1:1)配制成 1 mg/mL 的儲備液(-80℃保存),臨用前分別吸取各神經(jīng)遞質(zhì)的標準儲備液20 μL,加入860 μL 含 0.2% 甲酸的甲醇水(1:1),配制成20 μg/mL 的混合標準液,渦旋混勻,然后分別稀釋至1000,500,200,100,50,20,10,5,2,1,0.5,0.2,0.1 ng/mL 的系列混合標準液,稀釋后每200 μL混合標準液中加入300 μg/ml 的內(nèi)標溶液20 μL。標準溶液均在臨用前配制。
測定方法:組織稱重,向EP 管中加入200 μl 純水。用超聲破碎儀進行勻漿,后加入400 μL含0.2%甲酸乙腈,放于-20℃冰箱內(nèi)過夜。次日從冰箱內(nèi)取出樣品,在4℃離心12000r/min,10min,各取上清液200 μL,加內(nèi)標20μL(300μg/mL DHBA),將樣品50μl 注入LC-MS/MS 進行分析。
②CUMS對小鼠神經(jīng)遞質(zhì)檢測
方法同大鼠。
(3)統(tǒng)計分析
實驗結果采用SPSS 22. 0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析,結果以均值±標準誤(Mean ± SEM)形式表示。采用one-way ANOVA 進行組內(nèi)比較,使用最小顯著差數(shù)法(LSD)多重比較方法比較兩組間差異,當P <0.05則認為差異具有統(tǒng)計學意義。
3. 結果
(1)CUMS對大鼠的影響
① CUMS對大鼠體重的影響
CUMS 模型組大鼠在應激發(fā)生第2、3、4、5 周后體重較正常組明顯下降(P<0.01)。西酞普蘭組未能逆轉應激因素導致的體重下降。
② CUMS對大鼠水迷宮的影響前5天的定位航行中,CUMS大鼠從第二天起尋臺潛伏期比正常大鼠長(P<0.05)。在第六天的空間探索實驗中CUMS大鼠與正常大鼠相比,跨平臺位置次數(shù)明顯減少(P<0.05)。
(2)CUMS對小鼠的影響
①CUMS對小鼠體重的影響
隨著應激時間的延長,CUMS模型組體重增加緩慢,第5周時,模型組體重明顯下降,與正常組相比,具有顯著性差異。
③ CUMS對小鼠避暗實驗的影響
結果顯示,避暗實驗記憶鞏固階段,CUMS模型小鼠入暗次數(shù)及在暗室中的時間和路程均明顯增加,與正常組相比,具有顯著性差異(P<0.01)。圖3 CUMS模型對小鼠避暗實驗的影響(mean±SEM ,n=12,**p<0.01,與正常組比較) (3)機制檢測結果 ① CUMS對大鼠前額皮層組織神經(jīng)遞質(zhì)的影響CUMS 模型組前額皮層5-HT含量較正常組明顯下降(P<0.01),模型組前額皮層NE含量較正常組明顯下降(P<0.05)
將提取自亨廷頓病人的成纖維細胞(huntingtin基因內(nèi)CAG重復序列達143)通過腦立體定位注射的方法注射到恒河猴腦室內(nèi)(成年模型動物注射到第三腦室,新生模型動物注射到側腦室),從而建立亨廷頓病的恒河猴模型。成年模型動物選擇雄性、年齡4-8周歲、體重6-8公斤的恒河猴。新生模型動物選擇出生1-4天、體重400-600克的恒河猴。每只動物注射100μl,1×107個細胞。
取物試驗(Object retrieval task)
在腦立體定位注射人成纖維細胞手術后,通過取物試驗檢測成年模型組和對照組動物的運動和認知功能水平。結果如圖3所示,與對照組相比,(A)注射HD患者成纖維細胞后,成年模型組動物在取物訓練過程中出現(xiàn)的運動錯誤數(shù)量無明顯差異,(B)成年模型組動物取物訓練過程中出現(xiàn)的認知錯誤無明顯差異,(C)各組動物一次嘗試即正確完成的成功率無明顯差異。結果反映,成年模型組與對照組在上肢運動和認知功能上無明顯差異。
一、疾病名稱
亨廷頓?。℉untington’s disease,HD)
二、HD簡介
臨床癥狀主要表現(xiàn)為舞蹈樣不自主動作、精神障礙和進行性癡呆,稱為“三聯(lián)征”。
病理表現(xiàn)主要為基底節(jié)區(qū)萎縮,其中以尾狀核最為明顯,殼核和蒼白球也有不同程度的萎縮。神經(jīng)元缺失主要見于基底節(jié)區(qū)和皮質(zhì)。
發(fā)病機制是一種常染色體顯性遺傳性神經(jīng)退行性疾病?;颊叩谒奶柸旧w上的Huntington基因發(fā)生變異,產(chǎn)生了變異的mHTT,在細胞內(nèi)逐漸聚集,形成大的分子團,在腦中積聚,影響神經(jīng)細胞的功能。
三、亨廷頓蛋白與HD
huntington基因處在第4號染色體的上部,亨廷頓病是由于huntington基因第1外顯子內(nèi)部不穩(wěn)定的CAG三核苷酸重復序列異常擴展而發(fā)病,屬于三聯(lián)體重復序列疾病。等位基因CAG的重復數(shù)在正常人多在26次以下,HD患者則多超過40.5次,平均46.42次,可高達100次。
huntington蛋白在全身各個器官包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)廣泛表達,其正常功能尚未完全明確,可能與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、細胞內(nèi)吞和分泌及抑制細胞凋亡有關。亨廷頓病患者huntington基因的重復CAG序列可產(chǎn)生一段多聚谷氨酰胺鏈(polyglutamine,polyQ),連于HTT的末端,使HTT與其他蛋白結合形成不溶性復合物(核內(nèi)包涵體形成),并與其他蛋白相互作用,使神經(jīng)元內(nèi)蛋白錯誤折疊,影響蛋白的進展和降解過程,產(chǎn)生毒性功能。
中文名稱:人成纖維細胞注射誘導恒河猴帕金森模型
英文名稱:NA
類型:帕金森病動物模型
分級:NA
用途:用于帕金森病研究。
研制單位:中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所
保存單位:中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所
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