一、衰老動物模型

 AD多發(fā)于老年人。衰老是AD肯定的危險因素。隨著世界人口的老齡化，AD的患病率顯著上升，已成為成人的第4位死因，于是出現(xiàn)了以衰老作為AD發(fā)病基礎(chǔ)的動物模型。

(一)自然衰老認(rèn)知障礙動物模型

通過動物本身的自然衰老來獲得的AD動物模型，包括老齡大鼠、小鼠及猴等。這類模型的認(rèn)知障礙等神經(jīng)系統(tǒng)改變是自然發(fā)生的，更貼近AD的真實病理生理改變。Cummings等報道老齡犬腦中有Aβ沉淀斑塊，同時有相應(yīng)的選擇性的行為能力損害；Higgins等報道老齡鼠可出現(xiàn)Aβ沉積于前腦基底區(qū)，并有記憶缺損。但這些模型一般不出現(xiàn)AD的SP與NFT等特征，且易死亡。

(二)快速老化小鼠模型和神經(jīng)原纖維纏結(jié)

通過對AKR/J自然變異小鼠進(jìn)行近交延代培養(yǎng)得到一種自然快速老化小鼠(senescence accelerated mouse, SAM)，該家族諸多品系中的SAM P/8和SAM P/10表現(xiàn)出明顯的學(xué)習(xí)記憶功能減退，處于一種低緊張癡呆狀態(tài)。

(三)D-半乳糖誘導(dǎo)的大、小鼠亞急性衰老模型

給藥后的動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)一系列退行性變化，如海馬錐體細(xì)胞數(shù)量減少、皮質(zhì)神經(jīng)元蛋白質(zhì)合成減少、腦組織中超氧化物歧化酶活性降低、丙二醛含量升高。表現(xiàn)出學(xué)習(xí)記憶能力下降、認(rèn)知障礙、行動遲緩、毛發(fā)稀疏等老化征象。但此類模型同樣也未出現(xiàn)NTF及老年斑樣改變。

二、膽堿能損傷動物模型

哺乳動物腦內(nèi)前腦基底區(qū)膽堿能神經(jīng)元、海馬和皮質(zhì)及它們之間的通路是學(xué)習(xí)記憶功能的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。AD患者前腦基底區(qū)膽堿能神經(jīng)元損傷或死亡、突觸前乙酰膽堿的合成、ChAT(膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶)的活性及對膽堿的攝取能力都明顯下降，這些變化的程度與患者認(rèn)知功能損害的程度呈正相關(guān)，因此人們通過各種方法來破壞動物大腦的膽堿能系統(tǒng)。促使其發(fā)生學(xué)習(xí)記憶障礙而達(dá)到制作AD動物模型的目的。

(一)電損毀、外科損毀模型

參照動物腦立體定位圖譜，用電灼傷的方法損毀Meynert基底核，外科手術(shù)切斷海馬-穹隆傘。破壞膽堿能及非膽堿能纖維傳入，導(dǎo)致實驗動物行為及神經(jīng)化學(xué)方面的缺損，造成動物空間定向和記憶障礙及膽堿能神經(jīng)元的丟失。但病理上未出現(xiàn)老年斑和NFT。1994年，Jeltsch等的實驗研究結(jié)果表明，切斷雙側(cè)海馬穹隆傘通路造成的AD模型在數(shù)月后其行為及神經(jīng)化學(xué)的缺失也不能恢復(fù)。用此方法建立AD模型周期短，但手術(shù)定位難以控制，很難避免手術(shù)區(qū)鄰近組織的受損。

(二)化學(xué)損毀模型

將鵝膏蕈氨酸、喹啉酸、海仁酸注入大鼠Meynert基底核可建立AD模型，此法可造成膽堿能神經(jīng)元減少、皮質(zhì)ChAT活性降低，但不破壞通過此區(qū)域的神經(jīng)纖維。術(shù)后海馬神經(jīng)細(xì)胞明顯減少、學(xué)習(xí)記憶能力下降。但AD神經(jīng)遞質(zhì)缺乏是廣泛性的，此類模型只模擬了膽堿能功能減退的特征，并未復(fù)制出其他遞質(zhì)功能減退的表征，且模型也同樣未出現(xiàn)AD的典型病理改變——老年斑和NFT，因此制模時仍需在應(yīng)用藥物種類、劑量、作用部位及時間等方面進(jìn)一步觀察。

(三)以Aβ為基礎(chǔ)的動物模型

腦內(nèi)Aβ由淀粉樣蛋白前體物質(zhì)(amyloid precursor protein, APP)經(jīng)一系列酶的降解而來。APP是體內(nèi)廣泛存在的一類跨膜蛋白質(zhì)，APP在體內(nèi)有兩種代謝途徑：①經(jīng)由p-分泌酶、γ-分泌酶催化，在712位殘基附近斷裂產(chǎn)生對細(xì)胞有毒性的Aβ；②APP經(jīng)α-分泌酶和γ-分泌酶催化產(chǎn)生可溶性的APPa(sAPPa)。值得注意的是，α-分泌酶從Aβ分子內(nèi)部進(jìn)行分解。避免了完整Aβ序列的產(chǎn)生，且sAPPa對神經(jīng)細(xì)胞可產(chǎn)生營養(yǎng)、保護(hù)作用。而Aβ過度產(chǎn)生后沉積于腦內(nèi)，引起鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)，激活膠質(zhì)細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)、氧自由基，終導(dǎo)致廣泛的神經(jīng)元變性、凋亡、突觸缺失。故認(rèn)為Aβ沉積是AD發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，因此出現(xiàn)了多種以Aβ為基礎(chǔ)的模型，同時也帶來了新藥物作用的靶點。將合成的Aβ注射到動物腦內(nèi)可產(chǎn)生Aβ的聚集和神經(jīng)毒性作用。通常注入微量的可溶性Aβ，并沒有明顯的短期的神經(jīng)毒性作用。但如果注入的量很大，則促使Aβ聚集。當(dāng)Aβ聚集后，容易觀察到Aβ沉積或淀粉樣變。膽堿能神經(jīng)元凋亡、突觸結(jié)構(gòu)減少。小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞及局部星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活。Nitta等將100Pg的Aβ注入大鼠腦室后，發(fā)現(xiàn)大鼠出現(xiàn)了行為障礙，如被動回避反射及水迷宮學(xué)習(xí)障礙。如果每天將2μg的Aβ通過導(dǎo)管注入海馬內(nèi)，15d后大鼠也會出現(xiàn)行為障礙。這些模型說明沉積與行為(學(xué)習(xí)、記憶)障礙有關(guān)。但注射Aβ的動物模型存在三方面不足：首先，會導(dǎo)致一個穿透性的腦損傷；其次，無法研究Aβ本身形成的病理過程；后，注入的Aβ量很大則有一定的操作難度，因為在注入之前Aβ就很容易聚集，而控制聚集又將給在損傷部位以外的腦內(nèi)得到散在的Aβ增加困難。

(四)鋁中毒誘導(dǎo)癡呆模型

人們發(fā)現(xiàn)外界環(huán)境危險因素在AD發(fā)病中也占有重要地位，因此建立了鋁元素慢性中毒的AD動物模型。早在1937年Scherp和Church就提出鋁可引起神經(jīng)元退化的看法，1965年Klatzo等提出鋁中毒可能與AD發(fā)病有關(guān)，他們發(fā)現(xiàn)在AD患者與鋁中毒患者腦中均可看到NFT。此后1937年Grapper等提出鋁可能是神經(jīng)毒素，他們給貓腦內(nèi)直接注射鋁鹽。發(fā)現(xiàn)鋁具有神經(jīng)毒素樣作用，導(dǎo)致神經(jīng)纖維變性。國內(nèi)有學(xué)者采用給大鼠或小鼠腹腔注射及口服鋁鹽建立模型，結(jié)果模型鼠出現(xiàn)大腦質(zhì)量減小、學(xué)習(xí)記憶能力減退的表現(xiàn)。臨床資料表明，AD患者腦內(nèi)鋁含量顯著高于正常值；血清鋁的水平也顯著高于對照組。綜觀有關(guān)鋁與AD發(fā)病關(guān)系的實驗研究，可以基本肯定：AD患者腦內(nèi)鋁的含量明顯超過正常值：鋁對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒性損害，使神經(jīng)元變性或死亡，產(chǎn)生NFT病理性改變，繼而表現(xiàn)為大腦皮質(zhì)萎縮，腦質(zhì)量減小，出現(xiàn)記憶、認(rèn)知功能障礙?？傊?，用鋁誘導(dǎo)建立AD模型的方法較好，不足之處是此種AD模型出現(xiàn)的NFT與AD患者略有差異，并且用鋁造模周期長。

(五)缺氧所致的動物模型

研究發(fā)現(xiàn)AD患者實際上處于慢性缺氧狀態(tài)。通過剝奪嚙齒類動物的供氧，可誘導(dǎo)與老化腦功能相似的能量代謝障礙。由于老化和缺氧都能損害氧化代謝，并可導(dǎo)致相似的行為障礙，因此缺氧和老化可能有一定的相似性。該模型是先訓(xùn)練動物一次性被動回避性行為，然后立即放入缺氧的環(huán)境中，動物可出現(xiàn)逆行性記憶保留障礙。實驗性缺氧動物模型與老年嚙齒類動物在神經(jīng)化學(xué)和行為學(xué)方面相似，因此可用于評價實驗研究和治療老年性記憶障礙的藥物。這種動物模型簡單而經(jīng)濟(jì)，可用于開發(fā)記憶障礙藥物的臨床前篩選。該模型的主要缺點是缺氧動物模型與不同神經(jīng)遞質(zhì)(包括膽堿能系統(tǒng))的神經(jīng)病理學(xué)改變廣泛相關(guān)，而不能表現(xiàn)出AD的腦區(qū)特異性膽堿能神經(jīng)受損；另一個缺點是此模型缺乏與 AD腦內(nèi)相似的組織病理學(xué)特征。

(六)tau蛋白過度磷酸化模型

研究表明，AD患者腦中沉積的Aβ通過抑制細(xì)胞對葡萄糖的攝入和利用而引起神經(jīng)細(xì)胞退化，導(dǎo)致患者記憶能力減退。而在糖尿病和Apo E4攜帶者的AD高發(fā)人群中。也會出現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞葡萄糖攝入率降低的現(xiàn)象，且用葡萄糖和胰島素合并治療能明顯改善AD患者的記憶能力。基于此，近些年出現(xiàn)了tau蛋白AD樣磷酸化模型。用一次性大劑量鏈佐星(streptozotocin, STZ)腹腔注射或STZ合并高脂飲食誘發(fā)小鼠糖尿病或使小鼠禁食引起神經(jīng)細(xì)胞對葡萄糖的攝入和利用降低，使神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)tau蛋白的N-乙酰氨基葡萄糖糖基化水平降低，游離出潛在的磷酸化位點。tau蛋白更易磷酸化。過度磷酸化改變了tau蛋白的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，終引起微管結(jié)構(gòu)崩解，形成的NFT結(jié)構(gòu)。

(七)實驗性自動免疫性癡呆模型

皮下注射純化的Torpedo膽堿能神經(jīng)元中的高分子質(zhì)量神經(jīng)絲蛋白(NF-H)，使大鼠產(chǎn)生持續(xù)免疫，引起室中隔和海馬神經(jīng)元中IgE沉淀，神經(jīng)元的密度降低，大鼠的認(rèn)知功能損害，表現(xiàn)為短期工作記憶、空間和位置分辨障礙，這種動物模型稱為實驗性自動免疫性癡呆(EAD)。這種動物模型可復(fù)制AD的某些病理形成過程。也證明了抗膽堿能NF—H抗體在 AD神經(jīng)元變性中發(fā)揮一定的作用。

(八)轉(zhuǎn)基因動物模型

AD是一種多基因的疾病，現(xiàn)已知的主要致病基因有4個：APP基因、PS-1基因、PS-2基因和ApoE4基因。近年來，轉(zhuǎn)基因動物取得了很大成功。APP基因是早發(fā)現(xiàn)的AD致病基因。APP在體內(nèi)通過β-分泌酶、p-分泌酶和核內(nèi)溶酶體系統(tǒng)降解產(chǎn)生淀粉樣蛋白。Hsiao用朊蛋白(pHon)啟動子轉(zhuǎn)入瑞典家族性AD的KM670/671NL突變基因，獲得了APP的過度表達(dá)。觀察到明顯的跟年齡相關(guān)的淀粉樣沉積和伴隨記憶缺陷的腦內(nèi)Aβ增加。Hsiao在報告中還提到APP FVB鼠和SOD轉(zhuǎn)基因鼠雜交可以顯著延長壽命，使其有足夠的時間形成Aβ沉積。Sommer等用Thyl轉(zhuǎn)入攜帶瑞典家族性AD突變基因的APP751變異型。1年后這些小鼠也出現(xiàn)了沉積的淀粉樣變斑塊。Chen等進(jìn)一步證實了過度表達(dá)FAD的 APP717密碼子突變的小鼠能形成除NFT外大部分AD的病變：淀粉樣斑塊的沉積、神經(jīng)炎性斑、突觸和樹突蛋白的丟失、細(xì)胞骨架成分的異常磷酸化、溶酶體淤積、急性時相蛋白、反應(yīng)性的星形小膠質(zhì)細(xì)胞等，同時還表現(xiàn)出了顯著的學(xué)習(xí)和記憶障礙。Ps蛋白家族和一部分早發(fā)性家族性AD有密切關(guān)系。把PS-1轉(zhuǎn)基因鼠和Hsiao的T92576APPsw轉(zhuǎn)基因鼠雜交，可以增加Aft42的水平，但有關(guān)該模型的病理改變尚在進(jìn)一步的研究之中。Chui研究了PS-1轉(zhuǎn)基因鼠。發(fā)現(xiàn)13個月以后(老齡鼠)，神經(jīng)元變性顯著加速，雖然沒有淀粉樣斑塊的形成，但有神經(jīng)元出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)Aft42沉積。

在AD患者腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)有增高的TGF-β，Wyss Coray建立了過度表達(dá)TGF-8的轉(zhuǎn)基因鼠， TGF-β誘導(dǎo)腦血管和腦膜上的A3沉積；APP和TGF-β的雙轉(zhuǎn)基因鼠中，Aβ沉積也被加速了。Beeri將人類膽堿酯酶(AChE)基因轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)并使其在大腦神經(jīng)元內(nèi)過度表達(dá)，獲得了比對照組高2倍的AChE活性。這種鼠表現(xiàn)出進(jìn)行性發(fā)展的學(xué)習(xí)、記憶障礙。