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圖為Aβ斑塊和雙螺旋纖維tau蛋白在老年長尾猴大腦中的分布情況
非人靈長類具有高度保守的基因組序列、和人相似的解剖基礎,生理基礎和分子通路,是人類疾病的重要轉化模型。加勒比長尾猴(Caribbean vervets)又叫非洲綠猴,是非人靈長類的一種,它能適應圈養環境,並且會患類似人類的老年代謝性疾病和血管病。最關鍵的是隨著年齡增長,腦組織中Aβ澱粉樣蛋白沉積會不斷增加,而且蛋白序列的保守性和人高度一致,使其可能成為阿爾茲海默症(Alzheimer's Disease,AD)發病早期的疾病動物模型。
2019年第1期Alzheimers Dement. Latimer CS等報導使用中年(平均11.2歲)和老年(平均21.7 歲) 雌性長尾猴各9隻進行步行速度測量,腦脊液生物學標誌測定,核磁共振(MRI)和PET-CT影像學檢測,從生理、病理和神經行為方面探討長尾猴阿爾茲海默症發生的病理生理過程。
研究結果顯示老年長尾猴均出現Aβ斑塊;雙螺旋纖維tau蛋白(Paired helical filaments,PHF-tau)在所有動物中均有表達,但未出現神經纖維纏結。
研究結果顯示長尾猴的步行速度與年齡,顳葉和頂葉中的Aβ含量以及雙螺旋纖維tau蛋白(Paired helical filaments,PHF-tau)呈正相關,與腦脊液中Aβ含量呈負相關。認為步行速度反映了長尾猴對周遭複雜環境的認知狀況和與運動能力。步行速度的下降一定程度上可以作為AD早期判斷標誌。
在生物標誌物方面,研究者發現腦脊液中的Aβ42含量越高,腦內Aβ42沉積越少。但未發現Aβ和年齡、CSF中tau或tau-P181之間的關係。
病理結果檢測發現老年長尾猴普遍出現雙螺旋纖維tau蛋白,但是沒有出現類似人類AD症中的神經元纏結。腦脊液中tau-p181則和大腦某些區域的體積成負相關,包括大腦右前額、左顳下葉和右後顳區。腦脊液中的Aβ42含量與左腦海馬和右扣帶回的葡萄糖代謝率呈正相關。
在研究中也發現和人類發病狀態不一致的地方。人類的老年斑主要在內側顳葉,而長尾猴的主要出現在後扣帶回和顳中上回,顳中下回則很少出現。在長尾猴中雖然很少出現神經纖維纏結,在人類和恆河猴老年階段都會出現。PHF-tau在中老年的人類和長尾猴中都有出現,但是出現的位置和人類只有部分相同。人類過度磷酸化的tau主要出現在內嗅皮質,但與神經原纖維纏結分布早期有關的內顳皮層其他區域較少出現,如海馬和海馬腹側下託。長尾猴中則是枕葉皮層最多。恆河猴中不出現PHF-tau,主要在內嗅皮層中出現非纖維性tau蛋白(phosphorylated nonfibrillar tau)。
通過對長尾猴早期阿爾茲海默症症狀的研究可以發現,雖然同為非人靈長類,在發病過程和機理上還是有很多不一致的地方。與人類大腦病變差異更大。不過也正是這些動物和科研人員的付出,使科學家們對阿爾茲海默症早期發病的過程和機理有了新的認識和啟發。
上述研究結果提示長尾猴可以成為一種新的阿爾茲海默症發病早期的動物模型,用於新藥研發和新的生物標誌物研究。
參考文獻
Latimer CS, Shively CA, Keene CD, et al. A nonhuman primate model of early Alzheimer’s disease pathologic change: Implications for disease pathogenesis. Alzheimers Dement. 2019 Jan;15(1):93-105.