抽動穢語綜合征動物實驗模型研究進展

王夢雨 鄭 毅 崔永華

Tourette綜合征(Tourette syndrome，TS)是一種以多種運動抽動和一種或多種發(fā)聲抽動為特征的神經精神障礙，常伴有注意缺陷多動障礙(ADHD)和強迫性障礙(OCD)等。TS多起病于兒童時期，男性較女性多見，患病率為0.05% ～3%，近年來仍有明顯增高趨勢［1-3］。其病因尚不明確。由于TS反復發(fā)作，給病患及其家庭帶來沉重的心理和經濟負擔，嚴重影響了患兒的生活質量，所以迫切需要復制出模擬人類TS的動物模型，在此基礎上闡明TS的病因與發(fā)病機制，從而尋求有效的治療方法。

動物模型是借用生物醫(yī)學、生物工程手段，在動物身上造成或模擬所期望的疾病狀態(tài)，由此對該動物模型進行相關生理、病理機制及治療等方面的研究，為人類疾病做有價值的研究結果，進而應用于臨床。常用的TS動物模型包括多巴胺、5－羥色胺、興奮性氨基酸、一氧化氮失調模型以及自身免疫模型、分離綜合征模型、轉基因模型等;目前尚無完全模擬人類TS的動物模型?，F(xiàn)對國內外常見的TS動物模型進行介紹，指出每種TS動物模型的優(yōu)缺點，為今后TS動物模型的合理選擇和應用提供理論依據(jù)。

1 多巴胺失調模型

1.1 苯丙胺(AMP)模型 AMP作為中樞神經系統(tǒng)興奮劑，是一種擬交感活性物質，作用于突觸厚膜Ca2+通道，可抑制神經遞質重吸收，并增加單胺類遞質的分泌，使突觸間隙DA大量堆積，對突觸后神經細胞受體或肌細胞受體產生強烈興奮性刺激作用，也可以直接興奮α和β受體。中低劑量的AMP可以使動物的活動行為增加，高劑量AMP可誘導動物的刻板行為并在一定范圍內呈量效關系［4］。AMP模型鼠表現(xiàn)為暫時的自主活動增多，好斗，易激惹，模擬了TS患兒不隨意活動增加的行為學特點。造模方法:多采用雄性小鼠，3mg/kg或6mg/kg，單次腹腔注射。Swerdlow等采用不同品系大鼠，分別用 AMP:0、0.75，1.5，4.5 mg/kg，皮下注射，造模后大鼠因品系和造模劑量不同，其嗅探、咬等行為表現(xiàn)出程度差異［5］AMP模型鼠暫時性活動增多，易激惹，其紋狀體DA、去甲腎上腺素(NE)、5－羥色胺(5－TH)及5－羥吲哚乙酸(5－HIAA)含量較正常對照組明顯升高，高香草酸(HVA)、二羥苯乙酸(DOPAC)含量減少［6］。

1.2 阿撲嗎啡(APO)模型 阿撲嗎啡(APO)是最早發(fā)現(xiàn)的外源性DA受體激動劑之一，能誘導大鼠出現(xiàn)旋轉行為。有文獻報道其作用機制為APO是多巴胺D1和D2受體激動劑，主要通過增強黑質－紋狀體DA系統(tǒng)功能誘導動物出現(xiàn)舔、嗅、咬等刻板動作，影響動物邊緣系統(tǒng)使其出現(xiàn)特殊的攀爬行為［7］。造模方法:雄性小鼠，2 mg/kg，單次頸部皮下注射;或小鼠，雌雄各半，1 mg/kg，單次皮下注射;或雄性大鼠，2 mg/kg，單次腹腔注射。APO模型鼠紋狀體 DA、5－TH升高，HVA、DOPAC減少，多巴胺D2受體(DRD2)mRNA、5－羥色胺2A受體(5－HR2AR)蛋白、5－HR2AR、mRNA及色氨酸羥化酶2(TPH2)蛋白表達升高［8］。

2 5－羥色胺(5－TH)失調模型

2，5 －二甲氧4一碘苯－2一氨基丙烷(DOI)模型DOI是一種選擇性的5－羥色胺2A/2C激動劑，能誘導小鼠出現(xiàn)持續(xù)頭部抽動，大鼠出現(xiàn)頭部抽動、聳肩及口腔運動、理毛、舔舐前爪等刻板行為，其中頭部抽動明顯且容易分辨，可作為該模型誘導成功的觀察指標［9］。造模方法:多采用長程給藥造模，1mg/kg，腹腔注射，連續(xù)14天或20天。模型鼠紋狀體DA、HVAl2，5－HT、5－HIAA 含量下降，NE含量升高。腦組織Glu含量增加，GABA含量降低。而部分學者研究結果顯示，模型鼠紋狀體DA、HVA、HT含量增加。因此，由于造模動物品系、造模劑量不同，DOI模型鼠腦組織及外周血單胺類遞質含量的變化存在差異。

3 神經毒素誘導模型

3.1 亞氨基二丙腈(IDPN)模型 該模型是1982年由Diamond等［10］創(chuàng)立的。IDPN是一種中樞神經毒素，其作用機制主要認為是破壞了錐體外系的多巴胺系統(tǒng)，產生了較持久的降低DA濃度的效應，使動物在生長發(fā)育過程中出現(xiàn)DAR超敏感，導致動物出現(xiàn)抽動行為。造模方法:將 IDPN溶于0.9%生理鹽水，濃度為30mg/ml，每只大鼠腹腔注射150 mg/(kg·d)，每日1次，連續(xù)7天。模型效果:大鼠腹腔注射IDPN后產生頭、頸部不自主搖擺、眨眼、張口行為及軀體異常旋轉;曠場實驗中跨格次數(shù)顯著增加，表明動物空間認知力無改變但中樞興奮性有所增加;攀網實驗中模型大鼠易于驚恐，軀體僵化，抓握鐵絲不利，攀網時間較對照組明顯縮短［11］。IDPN誘發(fā)的動物模型具有退行性神經組織病變的特征，該模型操作方法簡單易用，動物來源廣泛而經濟，復制成功率高且不可逆。有報道稱該動物模型不需任何特殊處理可以一直穩(wěn)定保持3個月，因此被眾多實驗研究人員廣泛應用。神經生化學方面，模型鼠腦及血漿中發(fā)生改變，尤其單胺類遞質含量呈現(xiàn)出多樣性變化，腦組織DA含量降低5－HT含量增加，Ⅱ型多巴胺受體(D2R)親和力升高，血漿 DA、NE、DOPAC、HVA、5－HIAA、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸含量增加。部分研究結果顯示，紋狀體等腦區(qū) DA、DOPAC、HVA、5－HT、5－HIAA、NE 含量無明顯變化。

3.2 6－OHDA誘導的TS模型 6－OHDA是兒茶酚胺的羥基化衍生物，其結構與兒茶酚胺類似，是一種有效導致多巴胺神經元變性的神經毒劑。造模方法是將6－OHDA進行腦池注射，其原理是損害腦內的多巴胺系統(tǒng)，產生快速和持久的降低多巴胺濃度的效應，導致動物出現(xiàn)皮層下的多巴胺超敏現(xiàn)象，使動物表現(xiàn)抽動障礙樣的過度活動和注意缺陷。但此模型由于損傷部位在黑質，很容易由于操作誤差導致模型損傷失誤而無法與帕金森模型進行鑒別。

4 興奮性氨基酸失調TS模型

氨基酸失調動物模型興奮性氨基酸大量釋放可以使細胞過度去極化，從而引起神經元過度興奮。谷氨酸是一種興奮性氨基酸，通過N－甲基－D門冬氨酸(NMDA)受體參與對紋狀體刻板行為的調節(jié)，并影響紋狀體DA釋放，導致神經元過度興奮，使動物模型出現(xiàn)類似抽動穢語綜合征的抽動動作。造模方法:將谷氨酸直接注入成年大鼠紋狀體，誘導大鼠出現(xiàn)旋轉行為［12］。其機制可能與谷氨酸含量增加產生對神經細胞的毒性作用有關。

5 自身免疫TS模型

鏈球菌感染相關的兒童自身免疫神經精神疾病(PANDAS)，尤其是TS等運動障礙性疾病近年來日益增多，部分學者認為TS可能與紋狀體、額葉多巴胺能活動調節(jié)障礙，尤其紋狀體腹側突觸前多巴胺能活動異?？哼M有關［13］;或者與血清免疫球蛋白識別紋狀體神經元表位，導致正常神經信號被干擾有關［14］。造模方法:將PANDAS患者血清和鏈球菌M5蛋白抗體注射入大鼠紋狀體，引起大鼠舔、搖頭等重復刻板動作，不同抗體滴度的TD患者平均抗鏈球菌溶血素O(抗O)滴度與抽動障礙的嚴重程度呈正相關［15-16］。K L Hoffman等用GABHs免疫小鼠后，小鼠的活動性增高，其血漿對自身小腦、蒼白球、丘腦的免疫活性增高［17］。

6 基因工程TS模型

通過生物工程技術人為改變動物遺傳性狀而獲得的模型，為基因工程動物模型，作為重要的疾病研究、藥物研發(fā)及探索人類基因功能的工具，在生物醫(yī)學及其相關領域廣泛應用。

6.1 轉基因TS模型 作用機制為通過編碼胞內霍亂毒素，激活刺激性G蛋白，增加皮質邊緣葉D1神經元內的環(huán)一磷酸腺苷水平，導致回路中傳出神經元釋放過量的Glu，從而誘發(fā)模型小鼠重復正常行為，持續(xù)出現(xiàn)頭部震動、旋轉、跳躍等異常動作［6］。

6.2 基因突變TS模型

6.2.1 DAT－KD小鼠模型［18］通過插入四環(huán)素調節(jié)系統(tǒng)到DAT基因($1c6a3)第2外顯子的5來翻譯區(qū)域，下調DAT表達而獲得，為低DAT表達TS模型。模型鼠在本能的固定行為模式基礎上自發(fā)產生過多的刻板行為以及活動亢進、過度追求某種刺激等異常行為，類似于TS樣抽動。

6.2.2 基因缺失小鼠模型［19］該模型為 Snap，PCLB，Jagl等基因缺失突變所致。其中SNAP一25缺乏的突變小鼠表現(xiàn)為自發(fā)性過度活動，用于探討TS樣過度運動行為的神經生化學機制。

6.2.3 突變倉鼠模型［20］該模型以面部扭曲，肢體過伸等張力障礙姿勢為主要表現(xiàn)，同時該模型模擬了多數(shù)TS患兒成年后抽動自然緩解的病史特點。紋狀體GABA能中間神經元受抑，腳內核神經元活力降低，基底節(jié)輸出減少可能參與該模型運動異常的發(fā)生。因Dtsz突變倉鼠模型部分模擬了人類嚴重TS的表現(xiàn)，成為近年來探討TS發(fā)病及治療頗具前景的動物模型。

另外報道還有分離綜合征TS模型，即單獨籠養(yǎng)影響神經元可塑性，導致皮質、海馬區(qū)谷氨酸和5－TH等神經遞質功能異常，表現(xiàn)出頻繁的頭部或肢體抽動、旋轉、攀爬、發(fā)聲，抓咬等行為。該模型部分模擬了人類行為學及神經生化學表現(xiàn)，同時提示環(huán)境、心理等因素共同參與TS的發(fā)生。由于大腦感覺運動門控缺陷，導致前脈沖抑制(PPI)下降，雖不能直接模擬人類的抽動表現(xiàn)，但其模擬了人類TS的感覺沖動先兆而具有一定應用價值。

綜上所述，目前建立TS模型的方法很多，但由于TS的發(fā)病機制和病變過程復雜，目前尚無能夠全力再現(xiàn)、模擬TS的病理、生化、行為等方面全部特征的動物模型。各模型均是部分模擬人類TS的行為學、生理學、神經生化學特征及其病理表現(xiàn)［21-23］;每種擬TS模型也都存在自身局限性:以DA代謝紊亂為基礎建立的AMP和APO模型，能夠部分模擬抽動穢語綜合征病人的神經生化或行為學改變，二者可以作為藥物初步篩選的平臺［24］，但兩種模型持續(xù)時間短暫，故在實驗研究中受到一定的限制;5－TH失調DOI動物模型操作簡單易用，復制成功率高且不可逆，停止給藥后抽動可持續(xù)存在，為抽動障礙病因學和治療等方面的研究提供新的途徑，但由于模型建立的基礎是藥物激動劑與拮抗劑之間的相互作用，因此其應用仍較為局限;神經毒素IDPN誘導TS模型操作方法簡單易用，動物來源廣泛而經濟，復制成功率高且不可逆，穩(wěn)定而持久，更適于TD治療和發(fā)病機制的研究。興奮性氨基酸失調的模型，如谷氨酸誘導模型直接作用于靶器官，相對于常用的腹腔注射造模更具有針對性。分離綜合征模型表現(xiàn)出抽動、咬抓等攻擊行為，提示環(huán)境、心理等因素共同參與TS的發(fā)病，具有無創(chuàng)性和模擬多因素致病的特點。PPI模型模擬了抽動發(fā)作前的感覺沖動預兆，可用于研究TS的發(fā)病機制預測藥物療效。D1CT－7轉基因模型造模機制明確、表現(xiàn)多樣，可較好地滿足研究者的不同需要，主要用于研究TS的發(fā)病機制，但因價格、技術要求較高，普及應用受到一定限制，較少用于藥物的篩選。目前國內TD模型以IDPN、DOI等化學因素誘發(fā)的動物模型為主，主要研究TD防治藥物的作用機制，國外TD模型為自身免疫模型。

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