衰老相關疾病模型的研究進展

隋雨桐,朱明雪,梁華

(黑龍江中醫藥大學，哈爾濱 150040)

·綜述·

衰老相關疾病模型的研究進展

隋雨桐,朱明雪,梁華

(黑龍江中醫藥大學，哈爾濱 150040)

隨著人口老齡化問題的日益加重，與衰老相關的研究逐漸為眾多學者所重視。衰老相關疾病動物模型在衰老研究中有著十分重要的價值，目前常用的衰老相關疾病模型有自然衰老模型、藥物干預衰老模型、臭氧損傷衰老模型、γ-射線輻照衰老模型、去胸腺衰老模型、快速老化小鼠模型等。該研究就實驗研究中鼠類衰老模型的制備和評估做一總結，以期為相關實驗研究提供理論參考。

衰老；疾病模型,動物

衰老是生物體在生命后期階段所出現的進行性、全身性、多面性的退化過程[1]。隨著全球老齡化問題的加重，與衰老相關的研究為眾多學者所重視[2-5]。因此需要建立相關衰老動物模型以完善研究，目前用于衰老以及衰老相關疾病研究的動物模型有很多種，鼠類動物因其生存周期短，廣泛應用于衰老相關的實驗研究。本文就實驗用鼠衰老相關疾病模型的制備及研究予以綜述。

1 化學藥物干預

1.1 D-半乳糖 D-半乳糖致亞急性衰老是指在短時間內注射大劑量的D-半乳糖，使機體細胞內半乳糖濃度急劇增高，造成細胞凋亡，最終導致衰老的發生。邱柏程等[6]研究顯示D-半乳糖誘導衰老大鼠模型的抗應激能力、免疫功能、學習記憶力降低。研究表明D-半乳糖衰老模型小鼠與自然衰老小鼠在免疫學方面指標的變化相似，同時D-半乳糖致衰老模型胸腺明顯萎縮。李守民等[7]實驗顯示D-Gal能通過調控大鼠內源性巰基抗氧化物，誘導神經系統的衰老，可用于衰老神經系統疾病的研究。谷崇高等[8]研究發現D-半乳糖誘導小鼠模型，小鼠運動和耐應激能力下降，肝腎組織中髓過氧化物酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)降低，丙二醇(MDA)含量升高。楊占軍[9]實驗使用D-半乳糖建立小鼠衰老模型，衰老模型腦組織的SOD活力降低，MDA含量提高。王愛梅等[10]研究結果發現D-半乳糖衰老模型大鼠血清雌二醇(E2)降低，促卵泡生化激素(FSH)、黃體化激素(LH)增高，認為D-半乳糖衰老模型雌性大鼠可作為衰老卵巢模型。

D-半乳糖誘導衰老模型在血清以及多個臟器中的生化指標、分子生物學方面可以較好地模擬自然衰老。也有學者認為D-半乳糖誘導的衰老模型只能在一定程度模擬自然衰老狀態，并不能完全模擬自然衰老，因此D-半乳糖制備法僅能夠制備亞急性衰老動物模型，此法并不適用于研究衰老機制，但可用于特定的衰老相關疾病的研究。

1.2 β-淀粉樣蛋白 β-淀粉樣蛋白(β-Aβ)具神經毒性，較高濃度的β-Aβ能引起神經退化和死亡，β-Aβ是老年性癡呆患者大腦中特有的一種蛋白，與阿爾茨海默病(AD)密切相關。在D-半乳糖致衰老動物模型基礎上，海馬內注射Aβ可建立更接近AD的動物模型。研究表明在D-半乳糖致衰老動物模型的基礎上在模型雙側的海馬內注射β-Aβ，動物模型的自發活動和記憶行為減弱。在D-半乳糖致衰老的基礎上，海馬內注射β-Aβ可導致神經細胞核固縮，核膜結構不清。因此β-Aβ致衰老模型有望成為建立衰老動物模型的有效方法，有助于阿爾茨海默病的相關研究。

1.3 氯化鋁 氯化鋁能夠促使大腦產生大量的淀粉樣前體蛋白，前體蛋白進一步在大腦中形成老年斑，并對大腦神經系統造成一定程度的損害，故氯化鋁是大腦細胞的傷害因子，同時也是阿爾茨海默病主要的致病因素之一。研究[11]表明氯化鋁致急性衰老模型的氯化鋁積累發生在內嗅皮層細胞的起源部位，從而導致微管損耗和樹突枯死。氯化鋁致大鼠急性衰老模型目前是老年性癡呆癥的常用動物模型[12]。

2 自由基損傷

2.1 臭氧損傷 臭氧是一種強氧化劑，能夠與有機分子作用產生自由基，使生物活性受到影響，導致機體功能衰退，從而誘導衰老。通過臭氧吸入建立的衰老大鼠免疫器官萎縮，胸腺、脾臟指數下降，血清SOD活力降低、MDA含量上升。李軍等[13]研究顯示臭氧損傷制作的衰老模型可使心、腎、肺、皮膚等多組織出現衰老。臭氧損傷衰老模型在形態、行為方面以及一些與衰老相關的生化指標方面的指標與自然衰老動物模型具有高度相似性。臭氧損傷法建立的衰老模型造模方法簡單，時間短，成功率高，可用于形態、行為方面的衰老相關疾病的研究。

2.2 γ-射線輻照 γ-射線輻照衰老模型能夠產生多種自由基，導致生物膜損傷，從而誘導衰老的發生[14]。楊薛康等[15]研究表明小鼠經γ-射線輻照后血清SOD活性降低、MDA含量、脂褐素含量、D-半乳糖苷酶染色陽性率上升；白細胞、血小板、胸腺指數、脾臟指數以及其他血常規指標降低。董曉華等[16]研究顯示γ-射線輻照使大鼠SOD活性下降、MDA含量升高，同時白細胞、淋巴細胞、血紅蛋白明顯降低，說明γ-射線輻照可導致大鼠發生衰老樣改變。但在γ-射線輻照過程中發現，單次γ-射線劑量較大時，動物模型發現大量異常細胞，其死亡率明顯上升，實驗表明在總劑量一定的前提下降低單次γ-射線的劑量，造模成功率較單次大劑量γ-射線明顯提升。γ-射線輻照法可在短時間內建立動物衰老模型，γ-射線輻照衰老模型可用于檢測與衰老相關的生化指標。此方法操作相對簡單，造模時間與藥物造模相比也明顯縮短，是一種有效建立衰老動物模型的方法，適用于血液系統疾病的研究。

3 去胸腺

免疫系統功能低下與衰老有著密切的聯系，隨著年齡的增長免疫器官逐漸退化，其中以胸腺的退化最為明顯，故去胸腺能夠加快衰老的進展，去胸腺衰老模型是與免疫相關的動物模型[17]。大鼠胸腺摘除后，胸腺摘除組大鼠耐凍試驗顯示御寒能力減弱、抗應激能力下降；同時 SOD活力、MDA含量降低。去胸腺衰老模型能夠模擬老年人的免疫器官逐漸退化后各組織器官的功能狀態，故去胸腺衰老模型可作為衰老動物模型，適用于免疫相關疾病研究。造模過程中死亡率高，具有一定危險性。

4 快速老化小鼠

快速老化小鼠(SAMP)是壽命較短的實驗用鼠，共有12個亞系，不同亞系的病理表現具有差異性。SAMP 1的主要病理表現為免疫功能降低；SAMP 2以肺部病理改變為主；SAMP 3主要表現為骨關節疾病；SAMP 6的主要病理表現為主動脈異常[18]；SAMP 8主要病理表現為衰老及學習記憶能力減退[19]，主要用于衰老與學習記憶方面的研究；SAMP 9為白內障；SAMP 10主要病理表現為腦萎縮，目前主要適用于衰老神經元及腦萎縮發生機制以及與衰老相關的抑郁癥發生機制的研究。

快速老化小鼠的遺傳信息與人類遺傳學特征相類似，具有大量的遺傳信息，并且SAMP小鼠與人類老年疾病的病理改變具有高度相似性。在衰老相關的研究中可根據不同的研究方向選擇相應的SAMP亞系作為衰老動物模型。

5 自然衰老

在衰老與抗衰老的實驗研究中，自然衰老動物模型最接近于人類的老化，并且可以作為其他衰老動物模型造模的標尺，許多實驗[20-24]用自然衰老動物作為衰老模型來研究。小鼠的成熟年齡為6～8周齡，大鼠成熟年齡為10～12周齡，大、小鼠16～20月齡為衰老早期，22～24月齡為老年期。朱慶磊等[25]研究表明自然衰老小鼠血清以及各臟器組織中的MDA含量增加，GSH-PX、SOD、一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)活性降低。趙彩紅[26]實驗顯示自然衰老小鼠模型的血清中總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白-膽固醇(LDL-C)升高，SOD的活性降低，MDA的含量顯著升高，單胺氧化酶(MAO)的活性升高，實驗結果顯示，在實驗過程中小鼠自然衰老，其血脂一定程度升高，說明小鼠抗氧化的能力下降，與人類衰老具有高度相似性。郭妍等[27]研究表明自然衰老大鼠病理表現為肌細胞腫大，脂褐素沉積，線粒體和肌質網等膜結構明顯損傷。趙彩紅等[28]實驗顯示自然衰老小鼠抗疲勞、耐缺氧、智力等能力降低等。實驗數據說明，自然老化小鼠抗應激能力降低，免疫功能明顯下降，學習記憶功能也有一定程度降低，表明自然衰老小鼠可作為衰老實驗動物模型。

因此自然衰老動物模型廣泛應用于衰老機制、抗衰老藥物及老年性疾病防治的研究，并在中醫證候客觀化研究、方證關系等[29-30]研究領域也有所應用。在衰老與延緩衰老實驗研究中，自然老化動物模型是最貼近人類衰老的模型，能夠再現老化過程中的主要生理、病理、生化以及行為等方面的變化，較其他造模方法更為貼切老化的時程性，是與人類衰老最相近的模型。

6 中醫衰老證候

中醫關于衰老有臟腑虛衰、陰陽失調、精氣神虧耗等學說[31-34]。段成竹等[35]研究表明β-Aβ致衰老模型基礎上結扎雙側頸總動脈，制作老年慢性腦缺血動物模型。劉同林[36]根據中醫衰老的腎虛理論，進行冰水游泳制作自然衰老SD大鼠腎陽虛模型，實驗數據表明大鼠臟器指數降低，血清環磷腺苷(cAMP)降低；血清三碘甲狀原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、睪酮(T)、雌二醇(E2)降低。任漢陽等[37]研究表明老年小鼠游泳至耐力極限，同時喂飼甘藍和精練豬脂制作脾虛衰老模型，實驗數據顯示SOD、GSH-PX、淀粉酶(AMS)降低，MDA、MAO-B升高。尹德輝[38]在脾虛衰老模型的基礎上喂飼傷陰藥物建立脾陰虛證衰老大鼠，其實驗數據表明脾陰虛證衰老大鼠在心肌中的線粒體呼吸鏈酶復合體I、VI明顯降低，腦組織中的線粒體呼吸鏈酶復合體降低，同時在心肌以及腦組織中mtDNA缺失突變明顯增多。何華等[39]實驗用自然衰老大鼠行大腦中動脈電凝術建立中風后遺癥腎虛痰瘀病證模型，研究數據表明腎虛痰瘀病證模型大鼠血清中的MDA含量升高，SOD活性及睪酮水平降低。

現階段有關中醫衰老模型并不統一，相關研究較少，實驗數據并不全面，只有規范中醫衰老動物模型，才能進一步研究中醫藥抗衰老及衰老相關證候或疾病治療的作用和機制。

7 結語

總之，由于機體的衰老主要是時程性老化，現有的鼠類衰老模型造模方法較多，但尚無一種模型能全面模擬出人類衰老的多種特征性變化。對于現有的衰老動物模型，只能根據不同的實驗目的和研究方法，選擇不同造模方法的動物模型進行研究。由于自然衰老動物模型與人類衰老最為接近，較其他造模方法更為貼切機體老化的時程性變化，故在中醫藥現代研究中，尤其是與衰老相關的疾病及證候客觀化研究領域發揮重要作用。所以規范衰老動物模型的評價標準具有極其重要的意義。

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Research of age-related diseases model

Sui Yutong,Zhu Mingxue,Liang Hua

(Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin 150040,China)

Liang Hua,Email:hljucm_lianghua@163.com

With the approach of the aging society,aging-related researches have gradually attracting the attentionof many scholars.The models of aging related diseases has great importance value in aging research.Currently the most common aging related diseases are natural aging models,pharmaceutical intervention models,ozone damage modelsγ-ray irradiation models,thymectomy models,senescence-accelerated mouse (SAM) models,and so on.This article summarizes the preparation and evaluation of rodent aging models in researches,and inorder to give a theoretical reference for the research.

Aging；Disease models,animal

國家自然科學基金項目(81473563)

隋雨桐，博士在讀，Email：ssyytt2668841@126.com

梁華，教授，博士生導師，Email:hljucm_lianghua@163.com

R339.38

A

10.3969/J.issn.1672-6790.2017.03.031

2017-02-09)