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阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)是一种慢性进行性神经退行性疾病,特征是全脑不可逆性脑功能损害。AD 的特征为记忆丧失、社会和职业功能丧失、执行功能减退、言语和运动缺陷、人格改变,以及行为和心理障碍。它的恶化过程长达8-10 年
APP/PS1小鼠是阿尔茨海默症(AD)的经典模型,通过携带两个转基因突变模拟AD的病理特征:
APP基因:
含瑞典突变(K670N/M671L),促进β-淀粉样蛋白(Aβ)的异常剪切和沉积。
PSEN1基因:
缺失第9号外显子(dE9),增强γ-分泌酶活性,导致Aβ42比例升高,加速淀粉样斑块形成。
这些基因在中枢神经系统(受小鼠朊蛋白启动子调控)表达,模拟AD患者脑内Aβ沉积、突触丢失及认知障碍等核心病理3。
繁殖策略:
品系维护:C57BL/6J雌鼠 × 半合子雄性交配,避免雌性半合子过早死亡和母性行为缺陷。
表型周期:
早期病理(4月龄):皮层淀粉样斑块出现,海马突触损失。
中期进展(6月龄):海马斑块形成,Morris水迷宫检测到认知缺陷。
晚期表型(10月龄以上):斑块负荷饱和,神经元萎缩,癫痫发生率增加。
实验设计与动物选择
动物选择:
品系与周龄:推荐C57BL/6J背景的APP/PS1小鼠,实验常用年龄为2-15月龄,根据研究目标选择短期(4-6月)或长期(10月以上)实验。
性别差异:雌性斑块负荷在8月龄前可能更高,雄性在9月龄后斑块更显著,需根据研究目的分组。
实验分组:
基础分组:转基因组(APP/PS1) vs 野生型对照组(WT)。
性别分组:雌/雄分别分析。
干预组:如药物处理、基因修饰(如结合动脉粥样硬化模型)。
实验节点设计:
短期实验(2-6月):聚焦早期病理(Aβ沉积、胶质细胞增生)。
长期实验(10-15月):评估认知衰退、神经元损失及并发症(如癫痫)。
病理学检查与验证方法
淀粉样斑块检测:
组织染色:Thioflavin S(荧光标记淀粉样纤维)、6E10抗体(免疫组化检测Aβ)。
定量分析:斑块面积占比(ImageJ分析)。
突触与神经元评估:
免疫组化:Synaptotagmin(突触前标记)、PSD95(突触后标记)。
神经元计数:海马CA1区Nissl染色。
行为学测试:
Morris水迷宫:空间记忆缺陷(6月龄后显著)。
旷场实验:评估过度活跃性3。
分子生物学验证:
Aβ水平:ELISA检测脑组织或血浆Aβ40/Aβ423。
转录组分析:RNA-seq筛选差异基因(如氧化磷酸化、炎症通路)。
硫磺素S染色主要用于标记脑实质中的淀粉样蛋白含量和分布,特别是在阿尔兹海默症的研究中具有重要意义。它能够特异性地与成熟的Aβ淀粉样蛋白结合,但不会与单体结合,这使得其在诊断和治疗阿尔兹海默症中具有重要作用,硫磺素S能特异性的与成熟的Aβ淀粉样蛋白结合,本身自带绿色荧光(白色箭头)。
饲养与模型制备注意事项
饲养管理:
环境控制:减少应激(噪音、频繁操作),避免癫痫发作。
繁殖注意:半合子雄性可能出现攻击性,雌性母性行为较差,需单独观察幼崽存活率。