2024年9月23日发(作者:卜叶欣)
2011年12月
中国比较医学杂志
CHINESE JOURNAL OF COMPARATIVE MEDICINE
December,2011
Vo1.2l NO.12
第2l卷第12期
APP695 %L突 变转基因小鼠的建立和
病理表型动态分析
王冬梅,李万波,袁树民,全雄志,张海涛,马春梅,曹兴水,张连峰
(中国医学科学院北京协和医学院医学实验动物研究所,卫生部人类疾病比较医学重点实验室,
国家中医药管理局人类疾病动物模型三级实验室,北京 100021)
【摘要】 目的
将APP695 ”
建立APP695 (Swedish突变)转基因小鼠和评价痴呆表型的发生和发展过程。方法
突变基因插入到小鼠朊蛋白(mouse prion protein)启动子下游,构建转基因表达载体,通过显
微注射法建立APP695 突变转基因C57BL/6J小鼠。PCR鉴定转基因小鼠的基因表型,Western blotting检测
APP突变基因表达。Thioflavin—S染色检测不同年龄转基因小鼠大脑病理改变。Morris水迷宫动态观察小鼠行为学
改变。结果 建立了人APP695 转基因小鼠,Thioflavin—S染色显示转基因小鼠9月龄时在脑海马区可检测
到老年斑形成,并且在11、12月龄时明显增多。Morris水迷宫结果发现与同月龄野生型小鼠相比,该转基因小鼠5
月龄开始出现学习记忆能力缺陷,7、9、11月行为学结果证实转基因小鼠的学习记忆能力缺陷随年龄增加而日趋严
重(P<0.05)。结论建立了人APP695 转基因小鼠,并能再现人类阿尔茨海默症的行为学及神经病理学
特征,为阿尔茨海默病发病机制研究和药物研发提供了有价值的动物模型。
【关键词】 朊蛋白;APP瑞士突变;转基因小鼠;水迷宫
【中图分类号】R33 【文献标识码】A 【文章编号】1671—7856(2011)12-0005-05
doi:10.3969/i.issn.1671.7856.201 1.012.002
Establishment of APP695。w。d 。“Transgenic Mouse Model and
Analysis of the Development of Pathological Phenotypes
WANG Dong—mei,LI Wan—bo,YUAN Shu—min,QUAN Xiong—zhi,ZHANG Hai—tao,
MA Chun—mei,CAO Xing—shui,ZHANG Lian—feng
(1.Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine,Ministry of Health,2.Key Laboratory of Human Disease
Animal Models,State Administration of Traditional Chinese Medicine;Institute of Laboratory Animal Science,Chinese
Academy of Medical Sciences&Comparative Medical Center,Peking Union Medical College,Beijing 100021,China)
【Abstract】 Objective To generate a transgenic mouse line expressing human APP695
inserting the mutated APP695 ’
(Swedish
mutation)and establish a transgenic Alzheimer disease mode1.Methods The transgenic plasmid was constructed by
gene into the downstream of mouse prion protein promoter
The transgenic mice were
.
produced by microinjection and the genotype was detected by PCR.The gene expression levels were determined by Western
blotting.The senile plaques were detected by thioflavin—S staining and visualized directly by fluorescence microscopy.The
behavioral changes was examined by Morris water maze test.Results Transgenic C57BL/6J mice were generated with the
expression of the APP695 ’ in the brain tissue The transgenic mice showed significant learning and memory
[基金项目]卫生部项目,实验动物和人类疾病动物模型资源扩展(200802036)和十一五新药专项支持(2009ZX09501-026)。
[作者简介]王冬梅(1978一),女,博士研究生,主要研究方向:神经退行性疾病。
[通讯作者]张连峰,E—mail:zhanglf@enilas.org。
6 中国比较医学杂志2011年12月第21卷第12期Chin J Comp M
ed,Oct0ber 2011,Vo1.21.N0.12
impairments in the Morris water maze at 5 months of age and the extent of the impairments was developed at 7
9 and l 1
.
months of age,comparing with that of age—matched wild type mice(P<0.05).Senile plaques were visualized in the CA1
area of hippocampus at 9 and increased at 12 months of age
Conclusions The transgenic mice show a pr0gressire deftcits
.
of learning and memory and progressive formation of senile plaques in the hippocampus
,
suggesting that this APP
transgenic mouse is an useful animal model of Alzheimer disease.
【Key words】Prion;APP swedish mutant;Transgenic mouse:Water maze
淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein.
生物工程技术有限公司),PCR试剂购自宝生物工
APP)是一种I型跨膜糖蛋白,在人体多种组织中均
有表达,研究发现生理状态下的APP参与神经发
程有限公司。PCR反应条件:94℃预变性5 min,
94℃变性30 S,54oC退火30s,72cI=延伸30 S,35个循
育、神经损伤后修复与再生、突触发生和学习记忆
能力等,在神经系统发育发生及发展中发挥重要的
生理作用 。而发生突变的APP与家族性阿尔茨
海默症(Alzheimer's disease,AD)关系密切,突变的
APP通过淀粉样加工途径产生过多的AI3,而AI3也
是AD中老年斑的主要成份。本文通过转基因技
术,将人的APP695 m 转入C57BL/6J小鼠体
内,构建了神经特异性表达人APP695 Ⅳ 转基
因小鼠,并通过行为学及神经病理学方法对该动物
模型进行评价。
1材料和方法
1.1 APP表达载体的构建及转基因 。
本文所研究的PrP.hAPP695酗 突变转基
因动物模型由本所遗传中心构建,利用点突变方法
使人APP695cDNA在596碱基和597碱基两个位点
产生G.C和A.C的突变,编码氨基酸由赖氨酸突变
为天门冬酰胺,蛋氨酸突变为亮氨酸,称为瑞士突
变。把APP基因克隆到小鼠阮蛋白启动子(PrP)的
下游构建APP695 转基因表达载体。转基因
载体用Xba I线性化(宝生物工程有限公司),调整
浓度至5 ng/IxL,用显微注射法将线性化的转基因
载体注射到C57BL/6J小鼠的受精卵中(小鼠购自
北京华阜康生物科技股份有限公司,SCXK京2009.
0007),用ICR小鼠作假孕体,制备转基因小鼠。实
验中涉及动物的操作程序已经得到中国医学科学
院医学实验动物研究所实验动物使用与管理委员
会的批准(GC-07-2055)。
1.2 PCR鉴定APP转基因动物的基因表型
转基因小鼠在出生9~14 d用剪趾法标记,收
集剪下的组织,用碱裂解法提取基因组DNA,用
PCR检测APP转基因小鼠。PCR上游引物为5’一
GACTGACCACTCGACCAGGTTCTG.3’,下游引物为
5’一CTTGTAAGTTGGATTCTCATATCCG.3’(上海
环。hAPP片段为344 bp。
1.3 Western blotting鉴定APP基因在蛋白水平
的表达
选用1月龄的转基因阳性和同窝阴性小鼠,颈
椎脱臼法牺牲小鼠,迅速取出脑组织置匀浆器中,
加人1 mL的RIPA蛋白裂解液(碧云天公司),蛋白
浓度通过BCA法测定(Pierce公司Pierce BCA Kit
试剂盒),取等量蛋白进行SDS.PAGE凝胶电泳,随
后将蛋白电转至醋酸纤维素NC膜上。膜先用5%
脱脂牛奶中室温封闭1 h,加入羊抗hAPP蛋白抗体
(1:500稀释,Santa Crutz),4oC杂交过夜。将膜转移
到HRP标记的兔抗山羊抗体(1:15 000,Pierce
Biotechnology)中,室温杂交1 h。将膜置于化学发
光液中,曝光、显影及定影。
1.4 APP695 m 转基因小鼠模型的病理学动
态观察
选用5、7、9、11、12月龄APP695 小鼠及
同月龄野生小鼠,颈椎脱臼法处死小鼠,取脑后用
中性甲醛溶液固定24 h,取材、脱水、包埋、切片
、
thioflavin—S(购自美国Sigma公司)荧光检测老年
斑情况,光学显微镜(Nikon,日本)及荧光显微镜观
察(Olympus,日本)。
1.5 Morris水迷宫检测APP695 ̄ m 转基因
小鼠的行为学变化
选用5、7、9、11月龄APP695 N/ 转基因阳
性小鼠每组10只及同月龄的野生型C57/6J小鼠每
组10只,利用Morris水迷宫进行小鼠行为学分析
(Ethovision XT监测分析软件,Morris水迷宫系统,
Noldus公司,荷兰)。水迷宫实验过程分为连续5
天的隐藏平台获得实验和第6天的空间探索实验两
部分。每天训练4次,每次使小鼠在不同区域下水,
水迷宫按东南西北分为1、2、3、4区域,平台即第五
区域,位于第4区域内。每次游泳时间为60 S,每次
训练间隔1 h左右。小鼠没有找到平台的按60 s计
8 中国比较医学杂志2011年12月第21卷第12期Chin J Comp Med
,
October 2011。V01.21.No.12
A
蓁
5)1龄5-month old mice
7月龄7-month old mice
∞_) 碍口 Iu一窭 暑寸 暑 0^。口 一寸
9)3龄9-month old mice
E
l1月龄11-month oldmice
一
岔
趔
暴
艴
臣
鸯II}
蝾
善
A:5月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;B:7月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;C:9
月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;D:11月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;E:5—11
月龄野生小鼠与转基因模型小鼠第4天寻找隐藏平台的潜伏期差值比较。 P<0.05
图4不同年龄小鼠水迷宫实验分析
A:Comparison of escape latency between transgenic and control mice at 5-month old age;B:Comparison of escape latency between transgenic and
control mice at 7-month old age;C:Comparison of escape latency between transgenic and control mice at 9-month old age;D:Comparison of escape
latency between transgenic and control mice at 1 1-month old age;E:Comparison of average value of the 4th day escape latency between transgenic and
control mice at 5-11-month old ages. P<0.05
Fig.4 Determination of escape latency in hidden platform acquisition training of the mice at different ages
目前在家族性A D病人中已鉴别出多个A P P
基因的突变位点,这些突变使得APP代谢途径发生
异常改变,是家族性A D的主要病因。本文所研究
II (calcium/calmodulin—dependent protein kinase
Ilct,CaMKIIct),小鼠甲状腺素一1(thyroxine.1,
Thy一1)是研究者经常使用的神经组织特异启动子。
的瑞士突变带来的蛋白构象变化使A P P蛋白更容Thy一1和CaMKIIct启动子能够使下游目的基因在海
易被B.分泌酶切割,导致其通过淀粉样代谢途径生
成的AB增多,增多的AI3异常聚集,形成老年斑,进
而影响认知行为。
马、胼胝体、前皮层神经元内特异性高表达 ,而
PDGF和PrP启动子可以使目的基因在小脑、大脑、
脊索的神经元广泛高表达 6’ 。PrP启动子更为突
神经特异性启动子通常在进行神经系统疾病
基因治疗和神经生物学研究方面具有非常重要的
出的优点是在神经胶质细胞中也具有活性,而其余
3个启动子不具有这样的功能 。所以我们选择
意义 。其中,小鼠朊蛋白(mouse prion protein,
PrP),人血小板源性生长因子(platelet-derived
growth factor,PDGF),钙/钙调素依赖性蛋白激酶
PrP启动子,在其下游插入突变的APP基因建立阿
尔茨海默病(Alzheimer’S disease,AD)动物模型。
在9月龄时,该转基因小鼠的海马区出现老年
中国比较医学杂志2011年12月第2l卷第12期
~ 一s)厘鲁艇 铎凶啦
Chin J Comp Med,October 2011,Vo1.21t No・12 9
一∞一口0 薯: 0N T _
如 加 m O
5Yl4区
7月4区
9月4区 l1月4区
5-month old
7.month old
9.month old l1.month old
Zone 4
Zone4
Zone4 Zone 4
B
舍S
鞋
5月4区
7月4区
9Yl4区
11月4区
5.month old
7.month old
9 month old
l1.month old
Zone4
Zone 4 Zone 4 Zone 4
A:5~11月龄野生型小鼠与转基因模型小鼠
平台区域停留时间;B:5~11月龄野生型小鼠
与转基因模型小鼠穿越平台区域次数。 P<0.05
图5 Morris水迷宫空间探索实验结果比较
A:Comparison of target zone duration between 5-1 1-month
old transgenic and control mice;B:Comparison of target zone
 ̄equeney between 5--1 1--month old transgenic
and control mice.{P<0.05
Fig.5 Results of 6th day probe trial testing by
Morris water maze
斑,11月,12月呈年龄依赖性增多,这和hsiao等 J
报道的结果相一致。Morris水迷宫结果显示5月龄
转基因小鼠与同月龄野生小鼠有差异,说明5月龄
转基因小鼠在出现明显老年斑之前就出现了学习
记忆能力障碍。与此相一致,临床上AD患者神经
病理学改变之前,就会出现轻度的认知障碍 。研
究发现:神经元功能活动调控产生的内源性AI3可
能是正常机体对神经元持续兴奋的反应,通过从对
神经元兴奋性的负反馈调节,控制神经元兴奋毒性
的发生 ’” 。而当可溶性的Ap过多,聚集成的Ap
寡聚体,能够破坏海马脑片及动物的长时程增强效
应(1ong-term potentiation,LTP),降低海马的树突棘
密度;干扰与记忆相关的即刻早期基因的表达;通
过破坏神经信号转导,引起神经元功能障碍、变性、
死亡,直接影响大脑学习记忆…一t3]。Morris水迷宫
寻找平台隐藏实验中第3天是检测小鼠学习记忆能
力是否存在差异的关键时间点,本实验中发现11月
龄转基因小鼠与野生型小鼠相比,在第4天仍然存
在差异,说明转基因体小鼠学习记忆能力呈现渐进
性加重。
综上,本文报道的PrP—APP695 % 转基因
小鼠在5月龄开始出现学习记忆能力缺陷和渐进性
加重。在9月龄出现老年斑并呈年龄依赖性增多。
该转基因小鼠的病理表型可以再现人类AD患者的
渐进性病理表型,是具有应用价值的阿尔茨海默病
小鼠转基因动物模型。PrP—hAPP695 m% 转基
因 小 鼠 与PDGF—hAPP770 “ 、PDGF—
hAPP695 [
、
PDGF—hAPP695 % 转
基因小鼠相比,由于PrP启动子在神经胶质细胞中
也具有活性,使得该转基因小鼠可用于阿尔茨海默
病神经炎症机制方面的研究,具有更广泛的用途。
参考文献
[1]Kim D,Tsai LH.Bridging physiology and pathology in AD[J].
Cell,2009,137(6):997—1000.
[2] Stokin GB,Lillo C,Falzone TL,et a1.Axonopathy and transport
deficits early in the pathogenesis of Alzheimer's disease[J].
Science,2005,307(5713):1282—8.
[3] Ulirch VM.Gene therapy methods in bone and joint disorders.
Evaluation of the adeno-associated virus vector in experimental
models of articular cartilage disorders,periprosthetic osteolysis
and bone healing[J].Acta Orthop(Supp1),2007,78(325):
l一64.
[4] Moechars D,Dewaehter I,Lorent K,et a1.Early phenotypic
changes in transgenic mice that overexpress different mutants of
amyloid precursor protein in brain[J].J Biol Chem,1999,274
(10):6483—92.
[5] Ryan KA,Pimplikar SW. Activation of GSK-3 and
phosphorylation of CRMP2 in transgenic mice expressing APP
intraeellular domain[J].J Cell Biol,2005,171(2):327—35.
[6] Sasahara M,Fries JW,Raines EW,et a1.PDGF B-chain in
neurons of the central nervous system,posterior pituitary,and in
a transgenic model[J].Cell,1991,64(1):217—27.
[7]Hsiao K,Chapman P,Nilsen S,et a1.Correlative memory
deficits,Abeta elevation,and amyloid plaques in transgenic mice
[J].Science,1996,274(5284):99—102.
[8] Mesulam M,Shaw P,Mash D,et a1.Cholinergie nucleus basalis
tauopathy emerges early in the aging-MCI-AD continuum[J].
Ann Neurol,2004,55(6):815—828.
[9]Priller C,Bauer T,Mitteregger G,et a1.Synapse formation and
function is modulated by the amyloid precursor protein[J].J
Neurosei,2006,26(27):7212—7221.
(下转第25页)
中国比较医学杂志2011年12月第2l卷第l2期Chin J Comp Med,October 2011,Vo1.21.No-12 25
(上接第9页)
[10]
Abramov E,Dolev I,Fogel H,et a1.Amyloid—beta as a positive
endogenous regulator of release probability at hippocampal
[1 3]Townsend M,Mehta T,Selkoe DJ.Soluble Abeta inhibits
speciifc signal transduction cascades common to the insulin
synapses[J].Nat Neurosci,2009,12(12):1567—76.
Lesn6 S,Koh MT,Kotilinek L,et a1.A specific amyloid-beta
receptor pathway[J].J Biol Chem,2007,282(46):33305
—
312.
protein assembly in the brain impairs memory[J].Nature,
2006,440(7082):352—357.
[14]方瑾,马春梅,黄澜,等.London/Swedish双突变APP转基
因小鼠的鉴定[J].中国比较医学杂志,2008,18(5):24
[12]
Selkoe DJ.Soluble oligomers of the amyloid beta-protein impair
synaptic plasticity and behaviour[J].Behav Brain Res,2008,
192(1):106—113.
27.
[修回日期]2011-02—10
2024年9月23日发(作者:卜叶欣)
2011年12月
中国比较医学杂志
CHINESE JOURNAL OF COMPARATIVE MEDICINE
December,2011
Vo1.2l NO.12
第2l卷第12期
APP695 %L突 变转基因小鼠的建立和
病理表型动态分析
王冬梅,李万波,袁树民,全雄志,张海涛,马春梅,曹兴水,张连峰
(中国医学科学院北京协和医学院医学实验动物研究所,卫生部人类疾病比较医学重点实验室,
国家中医药管理局人类疾病动物模型三级实验室,北京 100021)
【摘要】 目的
将APP695 ”
建立APP695 (Swedish突变)转基因小鼠和评价痴呆表型的发生和发展过程。方法
突变基因插入到小鼠朊蛋白(mouse prion protein)启动子下游,构建转基因表达载体,通过显
微注射法建立APP695 突变转基因C57BL/6J小鼠。PCR鉴定转基因小鼠的基因表型,Western blotting检测
APP突变基因表达。Thioflavin—S染色检测不同年龄转基因小鼠大脑病理改变。Morris水迷宫动态观察小鼠行为学
改变。结果 建立了人APP695 转基因小鼠,Thioflavin—S染色显示转基因小鼠9月龄时在脑海马区可检测
到老年斑形成,并且在11、12月龄时明显增多。Morris水迷宫结果发现与同月龄野生型小鼠相比,该转基因小鼠5
月龄开始出现学习记忆能力缺陷,7、9、11月行为学结果证实转基因小鼠的学习记忆能力缺陷随年龄增加而日趋严
重(P<0.05)。结论建立了人APP695 转基因小鼠,并能再现人类阿尔茨海默症的行为学及神经病理学
特征,为阿尔茨海默病发病机制研究和药物研发提供了有价值的动物模型。
【关键词】 朊蛋白;APP瑞士突变;转基因小鼠;水迷宫
【中图分类号】R33 【文献标识码】A 【文章编号】1671—7856(2011)12-0005-05
doi:10.3969/i.issn.1671.7856.201 1.012.002
Establishment of APP695。w。d 。“Transgenic Mouse Model and
Analysis of the Development of Pathological Phenotypes
WANG Dong—mei,LI Wan—bo,YUAN Shu—min,QUAN Xiong—zhi,ZHANG Hai—tao,
MA Chun—mei,CAO Xing—shui,ZHANG Lian—feng
(1.Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine,Ministry of Health,2.Key Laboratory of Human Disease
Animal Models,State Administration of Traditional Chinese Medicine;Institute of Laboratory Animal Science,Chinese
Academy of Medical Sciences&Comparative Medical Center,Peking Union Medical College,Beijing 100021,China)
【Abstract】 Objective To generate a transgenic mouse line expressing human APP695
inserting the mutated APP695 ’
(Swedish
mutation)and establish a transgenic Alzheimer disease mode1.Methods The transgenic plasmid was constructed by
gene into the downstream of mouse prion protein promoter
The transgenic mice were
.
produced by microinjection and the genotype was detected by PCR.The gene expression levels were determined by Western
blotting.The senile plaques were detected by thioflavin—S staining and visualized directly by fluorescence microscopy.The
behavioral changes was examined by Morris water maze test.Results Transgenic C57BL/6J mice were generated with the
expression of the APP695 ’ in the brain tissue The transgenic mice showed significant learning and memory
[基金项目]卫生部项目,实验动物和人类疾病动物模型资源扩展(200802036)和十一五新药专项支持(2009ZX09501-026)。
[作者简介]王冬梅(1978一),女,博士研究生,主要研究方向:神经退行性疾病。
[通讯作者]张连峰,E—mail:zhanglf@enilas.org。
6 中国比较医学杂志2011年12月第21卷第12期Chin J Comp M
ed,Oct0ber 2011,Vo1.21.N0.12
impairments in the Morris water maze at 5 months of age and the extent of the impairments was developed at 7
9 and l 1
.
months of age,comparing with that of age—matched wild type mice(P<0.05).Senile plaques were visualized in the CA1
area of hippocampus at 9 and increased at 12 months of age
Conclusions The transgenic mice show a pr0gressire deftcits
.
of learning and memory and progressive formation of senile plaques in the hippocampus
,
suggesting that this APP
transgenic mouse is an useful animal model of Alzheimer disease.
【Key words】Prion;APP swedish mutant;Transgenic mouse:Water maze
淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein.
生物工程技术有限公司),PCR试剂购自宝生物工
APP)是一种I型跨膜糖蛋白,在人体多种组织中均
有表达,研究发现生理状态下的APP参与神经发
程有限公司。PCR反应条件:94℃预变性5 min,
94℃变性30 S,54oC退火30s,72cI=延伸30 S,35个循
育、神经损伤后修复与再生、突触发生和学习记忆
能力等,在神经系统发育发生及发展中发挥重要的
生理作用 。而发生突变的APP与家族性阿尔茨
海默症(Alzheimer's disease,AD)关系密切,突变的
APP通过淀粉样加工途径产生过多的AI3,而AI3也
是AD中老年斑的主要成份。本文通过转基因技
术,将人的APP695 m 转入C57BL/6J小鼠体
内,构建了神经特异性表达人APP695 Ⅳ 转基
因小鼠,并通过行为学及神经病理学方法对该动物
模型进行评价。
1材料和方法
1.1 APP表达载体的构建及转基因 。
本文所研究的PrP.hAPP695酗 突变转基
因动物模型由本所遗传中心构建,利用点突变方法
使人APP695cDNA在596碱基和597碱基两个位点
产生G.C和A.C的突变,编码氨基酸由赖氨酸突变
为天门冬酰胺,蛋氨酸突变为亮氨酸,称为瑞士突
变。把APP基因克隆到小鼠阮蛋白启动子(PrP)的
下游构建APP695 转基因表达载体。转基因
载体用Xba I线性化(宝生物工程有限公司),调整
浓度至5 ng/IxL,用显微注射法将线性化的转基因
载体注射到C57BL/6J小鼠的受精卵中(小鼠购自
北京华阜康生物科技股份有限公司,SCXK京2009.
0007),用ICR小鼠作假孕体,制备转基因小鼠。实
验中涉及动物的操作程序已经得到中国医学科学
院医学实验动物研究所实验动物使用与管理委员
会的批准(GC-07-2055)。
1.2 PCR鉴定APP转基因动物的基因表型
转基因小鼠在出生9~14 d用剪趾法标记,收
集剪下的组织,用碱裂解法提取基因组DNA,用
PCR检测APP转基因小鼠。PCR上游引物为5’一
GACTGACCACTCGACCAGGTTCTG.3’,下游引物为
5’一CTTGTAAGTTGGATTCTCATATCCG.3’(上海
环。hAPP片段为344 bp。
1.3 Western blotting鉴定APP基因在蛋白水平
的表达
选用1月龄的转基因阳性和同窝阴性小鼠,颈
椎脱臼法牺牲小鼠,迅速取出脑组织置匀浆器中,
加人1 mL的RIPA蛋白裂解液(碧云天公司),蛋白
浓度通过BCA法测定(Pierce公司Pierce BCA Kit
试剂盒),取等量蛋白进行SDS.PAGE凝胶电泳,随
后将蛋白电转至醋酸纤维素NC膜上。膜先用5%
脱脂牛奶中室温封闭1 h,加入羊抗hAPP蛋白抗体
(1:500稀释,Santa Crutz),4oC杂交过夜。将膜转移
到HRP标记的兔抗山羊抗体(1:15 000,Pierce
Biotechnology)中,室温杂交1 h。将膜置于化学发
光液中,曝光、显影及定影。
1.4 APP695 m 转基因小鼠模型的病理学动
态观察
选用5、7、9、11、12月龄APP695 小鼠及
同月龄野生小鼠,颈椎脱臼法处死小鼠,取脑后用
中性甲醛溶液固定24 h,取材、脱水、包埋、切片
、
thioflavin—S(购自美国Sigma公司)荧光检测老年
斑情况,光学显微镜(Nikon,日本)及荧光显微镜观
察(Olympus,日本)。
1.5 Morris水迷宫检测APP695 ̄ m 转基因
小鼠的行为学变化
选用5、7、9、11月龄APP695 N/ 转基因阳
性小鼠每组10只及同月龄的野生型C57/6J小鼠每
组10只,利用Morris水迷宫进行小鼠行为学分析
(Ethovision XT监测分析软件,Morris水迷宫系统,
Noldus公司,荷兰)。水迷宫实验过程分为连续5
天的隐藏平台获得实验和第6天的空间探索实验两
部分。每天训练4次,每次使小鼠在不同区域下水,
水迷宫按东南西北分为1、2、3、4区域,平台即第五
区域,位于第4区域内。每次游泳时间为60 S,每次
训练间隔1 h左右。小鼠没有找到平台的按60 s计
8 中国比较医学杂志2011年12月第21卷第12期Chin J Comp Med
,
October 2011。V01.21.No.12
A
蓁
5)1龄5-month old mice
7月龄7-month old mice
∞_) 碍口 Iu一窭 暑寸 暑 0^。口 一寸
9)3龄9-month old mice
E
l1月龄11-month oldmice
一
岔
趔
暴
艴
臣
鸯II}
蝾
善
A:5月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;B:7月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;C:9
月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;D:11月龄野生小鼠与转基因模型小鼠寻找隐藏平台的潜伏期比较;E:5—11
月龄野生小鼠与转基因模型小鼠第4天寻找隐藏平台的潜伏期差值比较。 P<0.05
图4不同年龄小鼠水迷宫实验分析
A:Comparison of escape latency between transgenic and control mice at 5-month old age;B:Comparison of escape latency between transgenic and
control mice at 7-month old age;C:Comparison of escape latency between transgenic and control mice at 9-month old age;D:Comparison of escape
latency between transgenic and control mice at 1 1-month old age;E:Comparison of average value of the 4th day escape latency between transgenic and
control mice at 5-11-month old ages. P<0.05
Fig.4 Determination of escape latency in hidden platform acquisition training of the mice at different ages
目前在家族性A D病人中已鉴别出多个A P P
基因的突变位点,这些突变使得APP代谢途径发生
异常改变,是家族性A D的主要病因。本文所研究
II (calcium/calmodulin—dependent protein kinase
Ilct,CaMKIIct),小鼠甲状腺素一1(thyroxine.1,
Thy一1)是研究者经常使用的神经组织特异启动子。
的瑞士突变带来的蛋白构象变化使A P P蛋白更容Thy一1和CaMKIIct启动子能够使下游目的基因在海
易被B.分泌酶切割,导致其通过淀粉样代谢途径生
成的AB增多,增多的AI3异常聚集,形成老年斑,进
而影响认知行为。
马、胼胝体、前皮层神经元内特异性高表达 ,而
PDGF和PrP启动子可以使目的基因在小脑、大脑、
脊索的神经元广泛高表达 6’ 。PrP启动子更为突
神经特异性启动子通常在进行神经系统疾病
基因治疗和神经生物学研究方面具有非常重要的
出的优点是在神经胶质细胞中也具有活性,而其余
3个启动子不具有这样的功能 。所以我们选择
意义 。其中,小鼠朊蛋白(mouse prion protein,
PrP),人血小板源性生长因子(platelet-derived
growth factor,PDGF),钙/钙调素依赖性蛋白激酶
PrP启动子,在其下游插入突变的APP基因建立阿
尔茨海默病(Alzheimer’S disease,AD)动物模型。
在9月龄时,该转基因小鼠的海马区出现老年
中国比较医学杂志2011年12月第2l卷第12期
~ 一s)厘鲁艇 铎凶啦
Chin J Comp Med,October 2011,Vo1.21t No・12 9
一∞一口0 薯: 0N T _
如 加 m O
5Yl4区
7月4区
9月4区 l1月4区
5-month old
7.month old
9.month old l1.month old
Zone 4
Zone4
Zone4 Zone 4
B
舍S
鞋
5月4区
7月4区
9Yl4区
11月4区
5.month old
7.month old
9 month old
l1.month old
Zone4
Zone 4 Zone 4 Zone 4
A:5~11月龄野生型小鼠与转基因模型小鼠
平台区域停留时间;B:5~11月龄野生型小鼠
与转基因模型小鼠穿越平台区域次数。 P<0.05
图5 Morris水迷宫空间探索实验结果比较
A:Comparison of target zone duration between 5-1 1-month
old transgenic and control mice;B:Comparison of target zone
 ̄equeney between 5--1 1--month old transgenic
and control mice.{P<0.05
Fig.5 Results of 6th day probe trial testing by
Morris water maze
斑,11月,12月呈年龄依赖性增多,这和hsiao等 J
报道的结果相一致。Morris水迷宫结果显示5月龄
转基因小鼠与同月龄野生小鼠有差异,说明5月龄
转基因小鼠在出现明显老年斑之前就出现了学习
记忆能力障碍。与此相一致,临床上AD患者神经
病理学改变之前,就会出现轻度的认知障碍 。研
究发现:神经元功能活动调控产生的内源性AI3可
能是正常机体对神经元持续兴奋的反应,通过从对
神经元兴奋性的负反馈调节,控制神经元兴奋毒性
的发生 ’” 。而当可溶性的Ap过多,聚集成的Ap
寡聚体,能够破坏海马脑片及动物的长时程增强效
应(1ong-term potentiation,LTP),降低海马的树突棘
密度;干扰与记忆相关的即刻早期基因的表达;通
过破坏神经信号转导,引起神经元功能障碍、变性、
死亡,直接影响大脑学习记忆…一t3]。Morris水迷宫
寻找平台隐藏实验中第3天是检测小鼠学习记忆能
力是否存在差异的关键时间点,本实验中发现11月
龄转基因小鼠与野生型小鼠相比,在第4天仍然存
在差异,说明转基因体小鼠学习记忆能力呈现渐进
性加重。
综上,本文报道的PrP—APP695 % 转基因
小鼠在5月龄开始出现学习记忆能力缺陷和渐进性
加重。在9月龄出现老年斑并呈年龄依赖性增多。
该转基因小鼠的病理表型可以再现人类AD患者的
渐进性病理表型,是具有应用价值的阿尔茨海默病
小鼠转基因动物模型。PrP—hAPP695 m% 转基
因 小 鼠 与PDGF—hAPP770 “ 、PDGF—
hAPP695 [
、
PDGF—hAPP695 % 转
基因小鼠相比,由于PrP启动子在神经胶质细胞中
也具有活性,使得该转基因小鼠可用于阿尔茨海默
病神经炎症机制方面的研究,具有更广泛的用途。
参考文献
[1]Kim D,Tsai LH.Bridging physiology and pathology in AD[J].
Cell,2009,137(6):997—1000.
[2] Stokin GB,Lillo C,Falzone TL,et a1.Axonopathy and transport
deficits early in the pathogenesis of Alzheimer's disease[J].
Science,2005,307(5713):1282—8.
[3] Ulirch VM.Gene therapy methods in bone and joint disorders.
Evaluation of the adeno-associated virus vector in experimental
models of articular cartilage disorders,periprosthetic osteolysis
and bone healing[J].Acta Orthop(Supp1),2007,78(325):
l一64.
[4] Moechars D,Dewaehter I,Lorent K,et a1.Early phenotypic
changes in transgenic mice that overexpress different mutants of
amyloid precursor protein in brain[J].J Biol Chem,1999,274
(10):6483—92.
[5] Ryan KA,Pimplikar SW. Activation of GSK-3 and
phosphorylation of CRMP2 in transgenic mice expressing APP
intraeellular domain[J].J Cell Biol,2005,171(2):327—35.
[6] Sasahara M,Fries JW,Raines EW,et a1.PDGF B-chain in
neurons of the central nervous system,posterior pituitary,and in
a transgenic model[J].Cell,1991,64(1):217—27.
[7]Hsiao K,Chapman P,Nilsen S,et a1.Correlative memory
deficits,Abeta elevation,and amyloid plaques in transgenic mice
[J].Science,1996,274(5284):99—102.
[8] Mesulam M,Shaw P,Mash D,et a1.Cholinergie nucleus basalis
tauopathy emerges early in the aging-MCI-AD continuum[J].
Ann Neurol,2004,55(6):815—828.
[9]Priller C,Bauer T,Mitteregger G,et a1.Synapse formation and
function is modulated by the amyloid precursor protein[J].J
Neurosei,2006,26(27):7212—7221.
(下转第25页)
中国比较医学杂志2011年12月第2l卷第l2期Chin J Comp Med,October 2011,Vo1.21.No-12 25
(上接第9页)
[10]
Abramov E,Dolev I,Fogel H,et a1.Amyloid—beta as a positive
endogenous regulator of release probability at hippocampal
[1 3]Townsend M,Mehta T,Selkoe DJ.Soluble Abeta inhibits
speciifc signal transduction cascades common to the insulin
synapses[J].Nat Neurosci,2009,12(12):1567—76.
Lesn6 S,Koh MT,Kotilinek L,et a1.A specific amyloid-beta
receptor pathway[J].J Biol Chem,2007,282(46):33305
—
312.
protein assembly in the brain impairs memory[J].Nature,
2006,440(7082):352—357.
[14]方瑾,马春梅,黄澜,等.London/Swedish双突变APP转基
因小鼠的鉴定[J].中国比较医学杂志,2008,18(5):24
[12]
Selkoe DJ.Soluble oligomers of the amyloid beta-protein impair
synaptic plasticity and behaviour[J].Behav Brain Res,2008,
192(1):106—113.
27.
[修回日期]2011-02—10