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动物模型详细方法第二十一期|小鼠帕金森模型
发布时间:2025-11-30 发布者: 浏览次数:

 

帕金森病,这个以“手抖、僵硬、行动迟缓”为特征的神经退行性疾病,正影响着全球数百万人的健康。然而,我们对其发病机制和潜在治疗手段的探索,很大程度上依赖于一个关键工具——动物模型

🧷 信息卡(速览)

  • 推荐品系:C57BL/6J(对 MPTP/PFF 最敏感、资料最全)。

  • 性别与年龄:雄性 8–12 周表型更稳;雌性可用但 MPTP 反应偏弱(雌激素保护)。

  • 实验环境:温湿度恒定、昼夜节律固定;MPTP 会致低体温,必要时加温板。


🧪 两套常用的小鼠 PD 模型 SOP

下述为主流文献范围新手友好剂量,不同批次/体重/载剂差异显著;务必先做小样试验并遵守伦理与化学/生物安全。

SOP 1|MPTP 系统注射模型(常用)

原理:MPTP 过 BBB → 星形胶质 MAO-B 代谢为 MPP+ → 通过 DAT 进入 DA 神经元并阻断复合体 I,黑质-纹状体轴选择性损伤。
适用:药效学、线粒体/氧化应激、炎症-神经胶质研究;运动缺陷 3–7 d 出现,2–4 周稳定。

对象:C57BL/6J 雄性 8–12 周。
配制与安全:MPTP-HCl 溶于无菌生理盐水(现配现用,避光),双层手套+一次性罩衣+生物安全柜操作;污染面用次氯酸或漂白粉溶液处理。

给药方案(任选其一)

  • 急性 1 日法(经典)20 mg/kg i.p. × 4 次,每次间隔 2 h;行为缺陷明显、损伤集中。

  • 亚急性 5 日法30 mg/kg i.p. × 1 次/日,连 5 天;损伤均匀、死亡率低。

  • 慢性低剂量10–15 mg/kg i.p. × 3–5 次/周,连 4–5 周;更接近缓进型,炎症读数好。


避坑要点

  • 温度:MPTP 可致低体温—低体温会“保护”神经元,造成假阴性;注射后保温、固定昼夜节律。

  • 笼位与交叉暴露:MPTP 动物单独笼位,换笼与垃圾按危险化学品处理。

  • 药物干扰:避免合用 MAO-B 抑制剂DAT 抑制剂(会改变毒性)。


SOP 2|6-OHDA——SD大鼠(稳定单侧偏瘫)

原理:6-OHDA 被 DAT/NET 摄取,在神经元内产生活性氧并毒杀 DA/NA 神经元;立体定位直接注入纹状体/黑质/内侧前脑束(MFB)。
适用:单侧模型对称对照强;药效学/细胞治疗/回路学极友好。

术前准备

  • 6-OHDA 现配于0.2% 抗坏血酸生理盐水冰上避光

  • 分组:将SD大鼠分为两组,模型组(6-OHDA注射)和对照组(含0.2% 抗坏血酸生理盐水注射)

注射位点与剂量(示例,务必以《小鼠脑图谱》最新版校正坐标)

  • 背侧纹状体(DS):单点或多点注射,2–4 µg/µL,0.5–1.5 µL/点,0.1 µL/min;等待 5–10 min 再退针。

  • MFB:损伤更完全快速,1–2 µg/µL,0.5–1.0 µL;术后死亡率略高。

  • SNpc:相对少用(回流风险大)。


行为与验证

  • 2–3 周旋转实验(APO 0.5–1 mg/kg 或 d-安非他明 5 mg/kg)立柱试验(患侧前爪接触次数↓);步态/细杆

  • 3–4 周TH 免疫立体计数(SNpc)、纹状体 TH 终末密度;HPLC-DA;Iba1/GFAP

  • 成功标准:SNpc TH+ 细胞≥50–70% 单侧丢失,旋转不对称显著。


避坑要点

  • 手术低温、失血、回流都会影响表型;保持恒温、慢速注射、原位静置

  • 坐标因头架与体重略有差异,先行示踪染料或极低剂量预实验。


📏 读数体系|至少“三联证据”并行

1) 行为学(运动为主,兼顾非运动)

  • 转棒(Rotarod):学舌后测试;潜伏跌落时间↓。

  • 细杆(Beam/Pole test):转身/下杆时间↑。

  • 立柱(Cylinder):患侧前爪支撑比例↓(6-OHDA尤敏感)。

  • 步态(CatWalk/Footprint):步长、支撑相、摆动相。

  • 握力/吊网:肌力与耐力。

  • 非运动嗅觉掩埋食物肠道推进试验焦虑/抑郁样(EPM/NSF)按需选用。


2) 组织学/病理

  • TH 免疫:SNpc 立体计数(避免仅看切片OD);纹状体 TH 终末密度。

  • 神经炎症:Iba1(微胶质)、GFAP(星形胶质)形态与密度;炎症因子 ELISA/qPCR。

  • 线粒体:复合体 I 活性、TEM、ROS/MDA/GSH。


3) 神经化学/电生理

  • HPLC-ECD:纹状体 DA/DOPAC/HVA

  • DAT/VMAT2 蛋白或配体结合;

  • 在体多巴胺释放(FSCV/微透析)或纤维光度/光遗传按条件选择。


🧯 常见翻车点与解决

  • MPTP 表型弱/不稳:批次差/体温低 → 固定批次与注射时段;保温;避免 MAO-B/DAT 干扰药。

  • 6-OHDA 术后表型差:回流/坐标偏差 → 慢速注射+驻针 5–10 min;按体重微调坐标;地昔帕明保护别漏。

  • 行为假阳性:运动能力差或焦虑干扰 → OFT/握力作为控制,固定测试顺序(低应激→高应激)。



3 行快读

  1. 小鼠 PD 模型主流三系:神经毒素(MPTP、6-OHDA)蛋白质病理(α-突触核蛋白 PFF/AAV 过表达)遗传模型(SNCA/LRRK2/Parkin/PINK1 等)

  2. 读数不靠单一行为:运动表型(转棒/细杆/立柱/步态)+ 多巴胺系统(TH 免疫+立体计数/HPLC-DA)+ 病理(pSer129-α-syn、神经炎症、线粒体功能)三联证据最可靠。

  3. 先问科学问题再选模型:线粒体/氧化应激?蛋白聚集与传播?免疫炎症?药效筛选?不同问题→不同模型与时间窗。


🎯 选型决策树

  • 线粒体-氧化应激/药效快筛MPTP(系统注射)

  • 单侧纹状体/黑质脱多巴胺、稳定“偏瘫”表型6-OHDA 立体定位注射

  • α-syn 聚集与病理传播PFF(preformed fibrils)接种

  • 长期过表达/细胞自主毒性AAV-SNCA(或A53T)黑质注射

  • 家系突变/通路遗传LRRK2-G2019S、SNCA-A53T、Parkin/PINK1/DJ-1、GBA1(多为轻/慢性、与诱发结合更稳定)


🧪 两套常用的小鼠 PD 模型 SOP

下述为主流文献范围新手友好剂量,不同批次/体重/载剂差异显著;务必先做小样试验并遵守伦理与化学/生物安全。

SOP 3|α-突触核蛋白 PFF 接种(聚集与病理传播)

原理:体外聚集的 α-syn 纤维(PFF)在脑内“播种”,诱导pSer129-α-syn 病理沿神经网络传播,随后迟发性 DA 神经元丢失
适用:蛋白聚集/传播、炎症-胶质反应、长期药效。

关键材料与质控

  • 重组小鼠/人 α-syn 体外聚集制得 PFF,TEM/ThT质控纤维形态与荧光;超声至短片段(50–150 nm)。

时间线与读数

  • 1–2 月:pSer129-α-syn 病理在纹状体/皮层/黑质出现;轻度行为改变。

  • 3–6 月SNpc TH+ 细胞丢失 30–50%,运动表型稳定;炎症读数(Iba1/GFAP)上升。

  • 兼做:溶酶体-自噬、线粒体、突触蛋白改变;消化道/嗅球播散可作为“肠-脑轴/嗅球起源”变体。

避坑要点

  • PFF 质量即生命线:每批做 TEM/ThT;冻融次数≤1;操作Biosafety 2

  • 进针/回流控制同 6-OHDA;对侧 PBS热变性 PFF为阴性对照。


SOP 4|AAV-SNCA 过表达(慢性细胞自主毒性)

原理:AAV(2/5、2/6、9 等)介导 SNCA(野生型或 A53T)在黑质 DA 神经元过表达→α-syn 聚集/应激/迟发性死亡
适用:基因-药物干预、时序可控、表达剂量可调。

要点

  • 载体与启动子:TH/PRSx8/EF1α 等,滴度 ≥1×10¹² vg/mL;注射 1–2 µL/侧

  • 时间线4–8 周出现轻中度行为缺陷;8–12 周 TH 下降与 pSer129-α-syn 上升;炎症与突触改变同步。

  • 验证:qPCR/Western(SNCA)、TH 免疫、pSer129-α-syn、Iba1/GFAP;行为同上。

避坑要点

  • 表达剂量窗口要先摸索(过低无效,过高致炎症性坏死);

  • 病毒操作 BSL-2;对照用 AAV-GFP 或空载体。


📅 典型时间线(整合版)

  • MPTP(亚急性):Day 1–5 注射 → Day 7 行为Week 2 TH/HPLC

  • 6-OHDA(纹状体):术后 Week 2–3 行为Week 3–4 取材

  • PFF:术后 Month 1–2 病理出现Month 3–6 TH↓ + 行为

  • AAV-SNCAWeek 4–8 行为Week 8–12 病理/TH↓


🧑‍⚕️ 伦理与安全(必须遵守)

  • IACUC/等同伦理审批;最小动物数量人道终止标准(体重↓>15%、行动不能、体温过低)。

  • 化学品安全:MPTP/6-OHDA 设专门操作区,废液与垫料按危化/医疗废物处理。

  • 生物安全:PFF/AAV 均按 BSL-2;锐器/污染物分类高压或化学灭活。



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