脑音经常谈论斑马鱼在帕金森病研究中的用途

小夏 健康 更新 2024-01-31

鱼藤酮诱导斑马鱼PD模型

鱼藤酮是一种存在于植物种子和根茎中的天然化合物,通过干扰线粒体的电子传递链达到杀虫效果,是许多杀虫剂的主要活性成分。 鱼藤酮可通过胃肠道和肺部吸收。 鱼藤酮对鱼类的毒性比哺乳动物大。 鱼藤酮由于其高疏水性,可以很容易地穿过血脑屏障和生物膜,导致多巴胺能神经元的线粒体功能障碍。 鱼藤酮几乎不溶于水,而低浓度的鱼藤酮会导致大多数鱼迅速死亡。 在一些研究中,对4月龄野生型斑马鱼进行2 g·L1鱼藤酮每天持续4周,成功制作斑马鱼PD模型,斑马鱼脑中酪氨酸羟化酶表达水平降低,与PD患者脑内多巴胺能神经元丢失一致。鱼藤酮模型还可以模拟长期暴露于有毒环境化合物(如杀虫剂、重金属和相关职业环境)引起的帕金森病。

6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导斑马鱼PD模型

6-OHDA是一种去甲肾上腺素同源物,可通过破坏纹状体-纹状体通路来改变纹状体多巴胺受体的敏感性和特异性,对破坏多巴胺的合成和转运起一定作用,导致一系列类似于人类PD症状和病理的特征性变化。 6-OHDA不穿透血脑屏障,高度氧化。 在相关实验中,5 g·将L 1 6-OHDA注射到斑马鱼玻璃体腔内可显著降低斑马鱼视网膜中TH蛋白的含量,有效杀伤视网膜中的多巴胺能细胞,模拟PD在行为上的运动缺陷。在另一项研究中,斑马鱼被饲养在250 mol·l 1 6-ohda中14 d,斑马鱼表现出明显的焦虑和运动能力下降。

MPTP诱导的斑马鱼PD模型

神经毒素MPTP具有高度亲脂性,可通过血脑屏障在脑内代谢产生有毒物质1-甲基-4-苯吡啶离子(MPP+),这是用于建立斑马鱼PD模型的主要物质。 MPP+被多巴胺转运蛋白转运到多巴胺能神经元后,沉积在第一部分,影响线粒体能量代谢和自由基代谢,消耗氧气合成ATP,还产生对身体有害的活性氧和自由基,引起多巴胺能神经元变性和坏死。 研究发现,MPTP建模可以激活TLR4 NF-B信号通路,降低BCL-2在大脑中的表达,增强小鼠TLR4、MyD88、NF-B、TNF-、IL-1、IL-6、BAX和CASPASE-3的表达。 在一些实验中,选取50 mol·l 1 mpTP对1 dpf的斑马鱼进行锐化建模,将斑马鱼置于荧光显微镜下观察多巴胺神经元和脑血管的发育情况,发现多巴胺神经元明显丢失,脑血管严重受损,数量明显减少斑马鱼对 5 dpf 的行为测试显示运动能力下降,总运动距离显着减少,平均速度减慢。 此外,在3 dpf的斑马鱼养殖水中加入100 mol·ml 1 mptp进行建模,在6 dpf时可以检测到斑马鱼的行为轨迹,表明斑马鱼的移动距离缩短,活动增加,表现出PD样症状。 与啮齿动物相比,幼年斑马鱼的血脑屏障对MPTP等神经毒素的渗透性更强。 使用 MPTP 作为斑马鱼的 PD 模型易于操作且价格合理。

转基因斑马鱼PD模型

目前PD相关基因主要包括-syn、parkin、uch-l1、pink1、DJ-1、lrrk2等,常见的转基因动物模型主要靶向上述基因。

敲除:敲除parkin基因的斑马鱼PD模型

Parkin是帕金森病中最常见的隐性突变,主要影响线粒体功能障碍、神经炎症、氧化应激等。 Parkin作为泛素蛋白的配体,通常指导大脑中-syn的降解,因此该基因的突变导致-syn的积累和聚集,进而影响疾病的进程。 使用 CRISPR Cas9 系统敲除具有大片段和吗啉代反义寡核苷酸的斑马鱼 Parkin 基因会导致线粒体功能受损、多巴胺能神经元的选择性丢失以及斑马鱼对 MPTP 的敏感性增加。

斑马鱼敲除pink1基因的PD模型

PINK1 是一种蛋白激酶,主要位于线粒体内膜,能够通过影响线粒体呼吸和自噬过程来调节线粒体功能,该基因的突变会导致常染色体隐性早发性 PD。 在一些研究中,采用MO敲低斑马鱼pink1基因的方法,获得了具有严重发育缺陷的斑马鱼PD模型,该模型表现出脊柱和尾部畸形,心包水肿,以及TH阳性神经元数量减少、活性氧积累和线粒体功能异常等病理变化,但上述变化在注射后约5天消失。 此外,还研究了TOL2转座子介导的斑马鱼PINK1转基因PD模型,观察到明显的氧化应激反应和相关的PD样病理变化。

斑马鱼敲除DJ-1基因的PD模型

DJ-1基因缺陷导致常染色体隐性遗传PD的发展。 ZDJ-1 是 DJ-1 的斑马鱼同源物,已被克隆和鉴定以建立一种新的脊椎动物模型,其中已经检查了该基因在 PD 进展中的影响。 利用CRISPR Cas9系统敲除斑马鱼中的DJ-1基因得到相关模型,TH水平下降、骨骼肌呼吸衰竭和体重随年龄增长而降低,尤其是雄性。

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