【原】是否有重建AD主要病理的动物模型？叶克强团队揭示双转基因小鼠可作为AD的散发型模型

脑声常谈 2024-04-26 发布于上海

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伴有 APP、PS1/2（早老素）突变的早发性家族性阿尔茨海默病 (FAD) 仅占AD病例的一小部分，大多数为晚发散发性。然而，大多数AD小鼠模型是通过表达人类APP、PS1/2和/或Tau蛋白的突变形式来模拟人类AD的遗传原因，尽管AD中没有Tau突变，也没有单个小鼠模型可以概括AD病理的所有方面。

基于此，2024年4月24日中国科学院深圳先进技术研究院脑所脑认知与脑疾病研究中心叶克强研究团队在Molecular Psychiatry杂志发表了“Thy1-ApoE4/C/EBPβ double transgenic mice act as a sporadic model with Alzheimer’s disease”揭示了Thy1-ApoE4/C/EBPβ双转基因小鼠可作为阿尔茨海默病的散发性模型。

在这里，作者报道了Thy1-ApoE4/C/EBPβ双转基因小鼠模型，该模型在没有任何人类APP或PS1/2突变的情况下，以年龄依赖的方式显示了关键的AD病理。根据临床诊断标准，发现该小鼠模型出现与脑萎缩相关的进行性认知衰退，并伴有广泛的神经元变性。经Aβ PET和Tau PET证实，小鼠在大脑中逐渐出现Aβ聚集和神经原纤维缠结形成。此外，小鼠的大脑中显示出广泛的神经炎症。因此，Thy1-ApoE4/C/EBPβ小鼠模型作为一种散发的AD小鼠模型，重建了AD的主要病理特征。

图一 3xTg和Thy1-ApoE4/C/EBPβ Tg小鼠的年龄依赖性学习和记忆缺陷

Morris水迷宫（MWM）实验显示，两种小鼠模型在6月龄时都表现出认知缺陷，在12月龄时变得更严重。然而，在2月龄的时候，都没有显示出任何缺陷。两组间的游泳速度在2月龄至12月龄时没有变化，说明Thy1-ApoE4/C/EBPβ Tg小鼠的运动功能正常。新物体识别测试（NORT）显示，在2-12月龄的训练过程中，3xTg和Thy1-ApoE4/C/EBPβ Tg小鼠的探索指数保不变。Thy1-ApoE4/C/EBPβ双Tg小鼠表现出与3xTg AD小鼠相同的年龄依赖性学习和记忆缺陷。C/EBPβ是APP、MAPT和BACE1 的转录因子，随后被AEP裂解为APP N585、Tau N368和BACE1 N294，分别刺激Aβ和p-Tau病理。作者进行了免疫印迹（IB）分析Thy1-ApoE4/C/EBPβ Tg小鼠的神经元ApoE4是否激活C/EBPβ/ AEP信号，发现在6月龄和12月龄时，3xTg和Thy1-ApoE4/C/EBPβ小鼠的C/EBPβ和pC/EBPβ水平均高于对照组小鼠。下游靶点AEP的激活与上游转录因子的活性相同。

图二 3xTg和Thy1- ApoE4/C/EBPβ Tg小鼠的年龄依赖性脑容量减少

AD患者脑表现为脑萎缩，MRI白质改变。3xTg AD小鼠模型的纵向多模态体内分子成像研究显示早期海马体积改变。因此，对ApoE4/C/EBPβ双Tg小鼠进行了MRI检测，发现3xTg和Thy1-ApoE4/C/EBPβ Tg在6月龄和12月龄时在海马和皮质区域均表现出年龄依赖性的脑容量减少。相比之下，在2月龄时，两组间的MRI信号保持可比性。这些小鼠的脑切片Nissl染色和定量显示，从6-12月龄，与对照组相比，3xTg和Thy1-ApoE4/C/ EBPβ Tg小鼠的脑体积均减少。因此，这两种AD小鼠模型在同一年龄段均显示出脑结构萎缩。接下来，作者还进行了IB分析，检测PSD95和突触素的水平，与对照小鼠相比，3xTg和Thy1-ApoE4/C/EBPβ Tg小鼠在12月龄时突触后和突触前生物标志物明显降低，表明两种AD小鼠模型的大脑中存在广泛的突触损伤。

图三小鼠来源的Aβ聚集物在APP/ PS小鼠的大脑中扩散

脑内注射AD患者或人APP转基因小鼠的稀释的、含Aβ的脑提取物可诱导APP转基因小鼠的脑β-淀粉样变和相关病理，并以时间和浓度依赖的方式发生。为了评估小鼠Aβ聚集物是否也能在2月龄的APP/PS1宿主小鼠大脑中扩散，作者从3xTg和Thy1-ApoE4/C/EBPβ小鼠大脑中提取Aβ提取物，并注射到海马中。在2月龄鼠中发现诱导的Aβ沉积主要发生在注射的海马中，而大多数诱导的Aβ沉积都是弥漫性的。与对照组相比，接种Aβ后宿主小鼠海马中Iba-1和GFAP IF信号明显增加，表明小胶质细胞形态改变和星形胶质细胞增生。3xTg中的人Aβ和Thy1-ApoE4/C/EBPβ小鼠中的Aβ起源于神经元内积累到前脑的细胞外斑块沉积，模拟了Aβ在AD患者中的增值。

总结

C/EBPβ是APP、MAPT和BACE1的转录因子，随后被AEP裂解为APP N585、Tau N368和BACE1 N294，分别刺激Aβ和p-Tau病理。此外，它还介导ApoE mRNA的转录，以及和ApoE4反馈并激活含有27-羟基胆固醇的C/ EBPβ，驱动AD病理。神经元ApoE4刺激Thy1-ApoE4/C/EBPβ转基因小鼠的C/EBPβ激活。总之，作者的研究揭示双转基因小鼠可作为散发性AD模型，并以类似于AD患者的区域和时间模式复制淀粉样蛋白和Tau蛋白病理，这种散发性AD小鼠模型将为治疗药物的研究提供一个创新的工具。