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实验方法

树鼩阿尔茨海默病模型的建立及行为学评价

2019年12月05日 浏览量: 评论(0) 来源:《神经疾病动物模型制备理论与技术》 作者:王延华 李力燕 李利华 主编 责任编辑:yjcadmin

目前,国内外较常用的AD实验性动物模型主要为大鼠、小鼠及猴,以低等啮齿鼠类的模型最为常见,运用最普遍。其中,大鼠以其低廉的价格、易操作性、易控性等优势获得了广大研究者的青睐,被大量运用于AD发病机制和药物治疗的研究,但是大鼠为低等啮齿类动物,用于模拟人类疾病无疑存在巨大差距,而且该类模型只能提供某一部分或某一时段疾病发生发展的状况,这些均是限制鼠类动物模型发展的瓶颈,无法突破。因此,研究者纷纷将目光转移到非人灵长类高级生物(nonhuman primates, NHP),如恒河猴、食蟹猴、狒狒、松鼠猴等,NHP由于在进化上的特殊地位,与人类神经生物学特性最为相似,成为了老年医学特别是AD研究的理想实验动物模型。前期的研究显示,无论是自发模型还是诱发模型,NHP都较啮齿类更好地复制了AD的病变,而且NHP可以训练用于完成特定的与记忆有关的任务,用于评价认知能力、情绪行为等神经精神心理的变化,这也是啮齿类动物无法替代的。但是,由于猴类价格高昂,实验成本倍增,且实验操作难度较大,不易获得,因此NHP模型制作还不够完善,远远不能满足疾病研究的需求,因此,开发新的NHP动物模型就显得尤为重要。

树鼩(Tupaia belangeri, tree shrew)作为NHP家族成员中的一员,在分类学上属哺乳纲,有胎盘类,是一个独立的目,称为攀鼩目(Scandentia)。分布在热带和亚热带,如东南亚-印度恒河北部、缅甸、越南、泰国、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾等地,以及我国云南、广西、广东和海南等地。树鼩体型小,繁殖快,易驯养和饲育,价格适中,新陈代谢比犬、鼠等动物更接近于人,与NHP其他成员一样,解剖结构也更近似于人,在医学生物学上的用途很多,受到许多学者的重视。树鼩已被应用于病毒、生殖、免疫和社会生物学的研究,而在神经系统研究中主要用于视神经损伤和脑缺血的研究。到目前为止,关于树鼩AD的报道仅有1篇,研究发现,树鼩的Aβ前体蛋白的一级序列与人类有98%的相似性。此外,树鼩Aβ氨基酸序列与人类是相同的。然而,免疫组织化学染色发现在7~8岁的树鼩脑中没有Aβ,说明Aβ的形成可能受多因素调节。由此可见,标准化树鼩阿尔茨海默病模型的建立尤为重要。本节主要介绍树鼩侧脑室注射 Aβ1-40阿尔茨海默病模型的建立及行为学评估。

一、实验动物及分组

成年雄性滇缅树鼩[8~12月龄,体重(140±10)g,昆明医科大学实验动物中心提供],并按照阿拉巴马大学伯明翰分校实验动物管理和使用委员会(IACUC)协议进行动物的饲养和安乐死,且所有实验均在9:00~14:00进行。所有动物经洞板实验筛选合格后随机分为两组:侧脑室注射Aβ1-40组及侧脑室注射0.01mol/L PBS组(n=8)。

二、实验所需试剂及器材

1.试剂名称  速眠新Ⅱ,1.5ml/只;苏醒灵3号,2.0ml/只;戊巴比妥钠,25g/瓶;0.9%氯化钠注射液,50ml/瓶;Aβ1-40,A1075;PBS,1L/包;碘伏,500ml/瓶;青霉素,80万U/瓶。

2.器材名称  大鼠脑立体定位仪;婴儿理发器;牙科钻;计时器;自制洞板;智能恒温培养箱;不锈钢灭菌器;一次性注射器;一次性乳胶手套;帆布手套;微量进样器(10μl)。

三、侧脑室注射Aβ1-40

以速眠新Ⅱ(0.1ml/kg)及3%的戊巴比妥钠(0.2ml/kg)肌内注射麻醉已备动物,按无菌操作规程,常规备皮(用婴儿理发器剔除枕顶部毛发,并用碘伏进行消毒)。将已备皮的树鼩俯卧位固定于大鼠脑立体定位仪上,进行铺巾,切开皮肤。将已抽取Ag1-40的微量进样器固定于立体定位仪上,按矢状缝向右1mm,前囟后7mm进行侧脑室的定位。用牙科钻于上述坐标将颅骨钻开,以脑表面为起点,垂直进针5mm。匀速缓慢推注3μl Aβ1-40(1min),退针1mm,停针2min,再推注3μl(1min),退针1mm,停针3min,退针2mm,停针3min,全部退针,确定无颅内出血后,牙科泥封闭骨窗,缝合皮肤;局部碘伏消毒,肌内注射苏醒灵3号。并将动物置于37℃环境并观察其呼吸、体温等情况,待其苏醒后放回树鼩饲养笼,2h后喂水、喂食。

四、模型的评估

(一)改良的洞板实验

实验程序包括适应期、学习期、测试期3部分,每个阶段4d。①适应期:动物学会打开盖子去搜索面包虫,每天60min。②学习期:每天完成2个任务,每个任务包括3次实验,其中前2次用彩色胶带标记诱饵孔(视觉空间实验),第3次实验去除标记(空间实验)。动物自愿到达洞板记为实验开始,动物搜索到4个孔的面包虫实验结束。每次实验间隔15min,3次实验的诱饵位置不变。间隔30min后,改变诱饵孔的位置,重复以上实验。③测试期为正式实验阶段,方法与学习期相同。动物打开无面包虫的孔判定为选择错误,动物对先前已打开的孔的访问为重复。记录选错次数、重复次数、到达洞板的时间、花在每个诱饵孔的时间。5min内不认洞板,或7min内未完成实验的为无效实验。

(二)组织的准备

以3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉,开胸、暴露心脏,经树鼩心尖朝主动脉方向插管,先用300ml生理盐水灌注,再用4%多聚甲醛300ml灌注固定。打开颅骨,取出大脑,放入4%多聚甲醛中固定4h,之后将组织浸入10%、20%和30%的蔗糖-PBS中梯度脱水并按常规程序做石蜡切片。

五、实验结果

(一)侧脑室定位

为了准确定位树鼩侧脑室,本实验采用可视的墨汁进行立体定位注射。结果显示,侧脑室注射后双侧胼胝体、海马和背侧丘脑等与侧脑室相邻部位均呈黑色(图15-4)。

(二)洞板实验

经过筛选,找到树鼩最喜好的食物,并随机选取了已经成功驯养的成年雄性树鼩7只进行洞板实验的检测,结果显示,训练后树鼩找完食物的时间比训练前短(P<0.05),注射30d后Aβ1-40组找完食物的时间明显较PBS组长(P<0.05)(图15-5)。

六、注意事项

(1)树鼩是一种应激性极强的动物,所以每只动物需单独饲养,且在整个实验中一定要

固定饲养环境,不可随意更换。

(2)在实验前应对所有树鼩进行洞板实验的训练及测试,筛选出合格的动物进行实验分组,以确保实验的可靠性。

(3)在洞板实验过程中,用摄像头进行全程监控,工作人员不得在实验过程中进入动物饲养房,以免惊扰动物,影响实验结果。

(4)本实验采用速眠新Ⅱ及戊巴比妥钠复合麻醉,术后再注射苏醒灵3号(可对抗速眠新Ⅱ),这样可以降低动物死亡率。

(5)开颅时仅将颅骨钻开,切记不要损伤脑组织。

(6)由于侧脑室容积一定,且脑脊液循环速度有限,因此侧脑室注射时一定要严格遵守进针/退针的深度及停针时间,并且在推注过程中一定要遵循匀速缓慢原则,否则可能导致动物死亡。

(7)术后腹腔注射青霉素预防感染,注射时使动物头部朝向地面倾斜45°,进针后回抽,见空气后方可按剂量进行注射。若出现血性或其他液体(可能是尿液),则退针重新进行注射。

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