神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型

人類疾病的發(fā)展十分復(fù)雜，以人本身作為實驗對象來深入探討疾病發(fā)生機(jī)制，推動醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展之過程緩慢，臨床積累的經(jīng)驗不僅在時間和空間上都存在局限性，而且許多實驗在道義上和方法上也受到限制。而借助于動物模型的間接研究，可以有意識地改變那些在自然條件下不可能或不易排除的因素，以便更準(zhǔn)確地觀察模型的實驗結(jié)果，并與人類疾病進(jìn)行比較研究，有助于更方便、更有效地認(rèn)識人類疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，研究防治措施。人類疾病動物模型(animal model of human disease)是指各種醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中建立的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動物。動物模型主要用于實驗生理學(xué)、實驗病理學(xué)和實驗治療學(xué)研究。

神經(jīng)疾病動物模型的復(fù)制，是用人為的方法，使動物在一定的致病因素(物理、化學(xué)、生物)作用下，造成動物神經(jīng)組織、器官或全身一定程度的損害，出現(xiàn)某些類似人類神經(jīng)疾病的功能、代謝、形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的變化或各種疾病，通過這種手段來研究人類疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，為研究人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防、治療提供理論依據(jù)。根據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)的解剖，可將神經(jīng)疾病動物模型分為周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型。根據(jù)致病因素可分為外傷動物模型、代謝障礙動物模型、發(fā)育異常動物模型、遺傳代謝障礙動物模型、精神障礙動物模型及其他動物模型等。另外，根據(jù)發(fā)病部位，除按周圍或中樞神經(jīng)系統(tǒng)大范圍的分類以外，還可按具體的部位分為不同的模型。

一、周圍神經(jīng)疾病動物模型

周圍神經(jīng)損傷雖然僅占全部創(chuàng)傷的1.5％～4.0％，但其可引起嚴(yán)重的肢體功能障礙，主要以運動障礙、感覺障礙和營養(yǎng)障礙為主，有較高的致殘率。周圍神經(jīng)損傷部位及程度不同，所產(chǎn)生的臨床癥狀也不盡相同。因周圍神經(jīng)解剖和功能上的特殊性，選擇適當(dāng)?shù)膶嶒瀯游锱c模型建立方法，對周圍神經(jīng)損傷修復(fù)研究有著深遠(yuǎn)的影響。根據(jù)神經(jīng)損傷的類型，主要分為卡壓傷、牽拉傷及離斷傷等。

卡壓傷為周圍神經(jīng)行經(jīng)某部骨纖維管。少數(shù)為纖維緣受到壓迫和慢性損傷引起炎性反應(yīng)，產(chǎn)生神經(jīng)功能異常，局部血供受限，繼而引起神經(jīng)損傷段軸索連續(xù)性中斷。目前周圍神經(jīng)卡壓傷主要就是急、慢性神經(jīng)卡壓傷，其模型建立采用的方法：使用外力包括鉗夾、線扎等手段對擬損傷的神經(jīng)進(jìn)行破壞，使其產(chǎn)生一定的損傷，產(chǎn)生一定的臨床表現(xiàn)，從而模擬人體損傷的過程。

二、脊髓損傷動物模型

脊髓損傷(spinal cord injury, )的致殘率和致死率高，不僅給患者帶來痛苦，同時也給社會和家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)。早在1911年，Allen就曾采用重物墜擊(weight-dropping， WD)法，制作脊髓損傷動物模型，標(biāo)志著實驗性脊髓損傷研究的開始。此后，不斷出現(xiàn)新的脊髓損傷動物模型，包括機(jī)械損傷、電損傷、激光損傷、缺血性損傷及化學(xué)損傷等動物模型。目前，根據(jù)機(jī)械損傷的類型可分為撞擊、壓迫、牽張、切割、震蕩、鉗夾、缺血等損傷動物模型。目前來講，使用多的研究載體為大鼠，造模損傷節(jié)段多為T5～T12。目前，雖然對脊髓損傷的研究有較多的動物模型可以選擇，但進(jìn)展相對緩慢，其原因在于脊髓損傷后的病理生理機(jī)制非常復(fù)雜，人們對此認(rèn)識還不夠深入、全面。特別是近些年來對脊髓損傷后，微觀環(huán)境及各種神經(jīng)營養(yǎng)因子在脊髓損傷后所起到的作用的相關(guān)研究，對脊髓損傷動物模型提出了更高的要求。所以，各種動物模型與臨床脊髓損傷仍有很大區(qū)別。每種模型僅能代表脊髓損傷的某一側(cè)面，各種模型有其優(yōu)缺點。但我們相信，隨著科研工作者的努力，人們會對脊髓損傷動物模型制作方法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)實驗方法以減少模型間差異，更加準(zhǔn)確地定位損傷部位，更好地控制損傷程度等。今后，會制作出更接近臨床狀態(tài)，更可靠、標(biāo)準(zhǔn)化、調(diào)控性強、重復(fù)性強的脊髓損傷動物模型。

三、記憶障礙動物模型

記憶是一個極其復(fù)雜的過程。主要包括：記憶獲得、記憶鞏固和記憶再現(xiàn)。所以，記憶障礙動物模型也主要是針對這3個階段來制作的。記憶獲得障礙模型主要是采用某種藥物(東莨菪堿、戊丨巴丨比丨妥丨鈉、利血平、亞硝酸鈉等)制作。記憶鞏固障礙模型主要是采用電休克、缺氧、抑制蛋白質(zhì)合成、一氧化碳中毒等使動物記憶不再保持。記憶再現(xiàn)障礙模型一般采用灌服乙醇法制作。另外，還有混合記憶障礙模型，主要包括高血壓、癡呆、微量元素、噪聲等誘導(dǎo)動物產(chǎn)生混合記憶障礙。

四、錐體外系疾病動物模型

錐體外系疾病動物模型主要為帕金森病動物模型。其臨床特征為靜止性震顫、肌強直和運動遲緩，病因尚不清楚，一般認(rèn)為主要與老齡化、遺傳基因和環(huán)境等綜合因素有關(guān)。目前較明確的病理改變是黑質(zhì)致密部多巴胺(dopamine, DA)能神經(jīng)元變性壞死，出現(xiàn)路易小體，進(jìn)而導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體內(nèi)以DA合成減少為主要特征的神經(jīng)生化改變。此種模型主要包括神經(jīng)毒素模型、基因敲除模型、轉(zhuǎn)基因模型及免疫或機(jī)械損傷模型等，主要是使動物產(chǎn)生帕金森病相關(guān)表現(xiàn)。

五、發(fā)作性疾病動物模型

癲癇是慢性反復(fù)發(fā)作性短暫腦功能失調(diào)綜合征，以腦神經(jīng)元異常放電引起反復(fù)癇性發(fā)作為特征。其動物模型的制作主要根據(jù)其臨床表現(xiàn)分為全面強直一陣攣發(fā)作(大發(fā)作)、單純部分發(fā)作、復(fù)雜部分發(fā)作、失神發(fā)作(小發(fā)作)、癲癇持續(xù)狀態(tài)等模型。一般分為電休克模型、化學(xué)誘導(dǎo)模型、遺傳性發(fā)作模型和慢性實驗性模型。其中，電休克模型是常見的?；瘜W(xué)誘導(dǎo)模型主要用于說明一個化合物抑制癲癇發(fā)作的作用機(jī)制。常用的化學(xué)致驚劑有樟腦、戊四氮、荷包牡丹堿、丙烯甘氨酸、印防己毒素、3-巰基丙酸和氨茶堿等。

六、脫髓鞘疾病動物模型

中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘后髓鞘再生困難，具體機(jī)制尚不清楚。目前中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘動物模型主要包括實驗自身免疫性腦脊髓炎模型、毒素模型、病毒模型、轉(zhuǎn)基因及基因敲除模型。實驗自身免疫性腦脊髓炎動物模型制備是用髓鞘糖蛋白、髓鞘蛋白脂蛋白、髓鞘相關(guān)糖蛋白等髓鞘成分免疫動物，在其中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生炎癥。毒素誘導(dǎo)脫髓鞘模型的建立主要是通過喂食或注射的方法使毒素作用于髓鞘產(chǎn)生脫髓鞘反應(yīng)，常用的化學(xué)物質(zhì)有Cupri-zone、溴乙錠和溶血卵磷脂。

七、運動神經(jīng)元疾病動物模型

運動神經(jīng)元疾病是選擇性侵犯脊髓前角細(xì)胞、腦干運動神經(jīng)元、皮質(zhì)錐體細(xì)胞和錐體束的慢性進(jìn)行性變性疾病。臨床表現(xiàn)為肌無力、肌萎縮和錐體束征的不同組合，一般無感覺障礙和括約肌障礙。主要包括：藥物毒性所致的運動神經(jīng)元疾病動物模型、自發(fā)性動物模型、轉(zhuǎn)基因動物模型、免疫型運動神經(jīng)元疾病模型、體外細(xì)胞或組織培養(yǎng)模型。皮質(zhì)脊髓束受累是運動神經(jīng)元疾病的一個重要特點。但目前絕大多數(shù)的動物模型都無法做到選擇性皮質(zhì)脊髓束的受累。因為在動物界中只有靈長類動物具有與人類相似的皮質(zhì)脊髓束的結(jié)構(gòu)和功能特點，這是阻礙運動神經(jīng)元疾病動物模型發(fā)展的一大障礙。

八、癡呆動物模型

癡呆是指慢性獲得性進(jìn)行性智能障礙綜合征。臨床上以緩慢出現(xiàn)的智能減退為主要特征，伴有不同程度的人格改變。它是一組臨床綜合征，而非一種獨立的疾病。所以，實驗動物模型較多，只要是實驗動物產(chǎn)生癡呆的癥狀，都可以歸為癡呆模型。而研究中主要有阿爾茨海默病動物模型和血管性癡呆模型。阿爾茨海默病動物模型種類繁多。其主要的研究思路就是在動物身上模擬接近客觀事實的阿爾茨海默病行為學(xué)改變及病理產(chǎn)物，主要是通過物理、化學(xué)或改變基因的方法使動物產(chǎn)生阿爾茨海默病的改變。血管性癡呆模型主要是通過手術(shù)或化學(xué)的方法使動物大腦相應(yīng)血管阻斷或缺血、缺氧，從而影響大腦病理學(xué)的改變。

九、抑郁癥動物模型

抑郁癥造模方法較多，多數(shù)模型既能夠從臨床表現(xiàn)方面模擬抑郁癥患者的行為特征，又能夠從分子生物的角度模擬抑郁癥患者大腦神經(jīng)遞質(zhì)的變化。主要有慢性不可預(yù)知刺激(傾斜鼠籠、禁水禁食、夾尾、冰水浴、熱應(yīng)激、潮濕墊料、晝夜顛倒和水平震蕩等)、小鼠強迫游泳實驗、小鼠懸尾實驗、利血平實驗、大鼠嗅球切除模型、局灶性腦缺血模型、大鼠獲得性無助實驗、轉(zhuǎn)基因動物模型等。近年來隨著分子生物學(xué)在精神醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用。在抑郁癥模型的制作過程中也引進(jìn)了一些新的先進(jìn)技術(shù)和方法。已有學(xué)者通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的方法使大鼠表達(dá)糖皮質(zhì)激素受體mRNA的反義RNA，制造了一種類似抑郁癥的轉(zhuǎn)基因動物，并認(rèn)為此模型可以復(fù)制抑郁癥地塞米松抑制實驗。

十、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤動物模型

建立和人腦腫瘤具有高模擬性的動物模型是神經(jīng)外科*的重要研究工具。早期腦腫瘤動物模型主要采用化學(xué)或病毒誘導(dǎo)實驗動物產(chǎn)生腦腫瘤移植模型瘤。其局限性主要表現(xiàn)在動物模型誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性及實驗材料保存困難。目前的方法主要有腦腫瘤移植模型及轉(zhuǎn)基因動物模型。特別是轉(zhuǎn)基因腦腫瘤模型和基因敲除腦腫瘤模型建立在離體和在體相結(jié)合的基礎(chǔ)上，在分子和細(xì)胞水平上進(jìn)行操作，由動物整體水平產(chǎn)生效應(yīng)。因此能從更完整的系統(tǒng)中去探討腦腫瘤的遺傳發(fā)病機(jī)制，腦腫瘤細(xì)胞與機(jī)體之間的免疫學(xué)關(guān)系，腦腫瘤的發(fā)展及演變過程。

十一、顱腦損傷動物模型

創(chuàng)傷性顱腦損傷(traumatic brain injury, TBI)是創(chuàng)傷的重要組成部分，常可導(dǎo)致意識喪失、記憶缺失及神經(jīng)功能障礙。此類模型主要為外力所致，所以實驗條件相對好控制，動物模型也較多。常見的有自由落體打擊損傷模型、液壓沖擊損傷模型、控制性皮質(zhì)撞擊損傷模型、顱腦火器損傷模型、顱腦局部空氣沖擊損傷模型、直接損傷模型、負(fù)壓損傷模型、加速和減速損傷模型、瞬間旋轉(zhuǎn)損傷模型、缺血性顱腦損傷模型、腦冷凍傷模型、腦損傷合并復(fù)合傷模型等。現(xiàn)實生活中顱腦損傷的發(fā)生有很大的不可預(yù)見性且很復(fù)雜，對于科學(xué)研究來說，迫切需要制備更多類型的創(chuàng)傷性顱腦損傷模型以適應(yīng)不同類型腦損傷的研究，需要更好的可控制性、重復(fù)性、穩(wěn)定性等。

十二、神經(jīng)系統(tǒng)中毒動物模型

神經(jīng)毒素是以神經(jīng)系統(tǒng)為靶系統(tǒng)的毒性物質(zhì)。其主要特征是干擾神經(jīng)系統(tǒng)功能，產(chǎn)生相應(yīng)的中毒體征和癥狀，嚴(yán)重時可致命。當(dāng)機(jī)體吸入或接觸相關(guān)的神經(jīng)毒素時，就會產(chǎn)生神經(jīng)中毒癥狀。動物模型也是根據(jù)相應(yīng)的毒素來制作的，常用的毒素有一氧化碳、鋁、乙醇、有機(jī)磷等。

上文僅對常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型進(jìn)行了概述，但在具體實驗過程中，模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，例如，一個神經(jīng)系統(tǒng)疾病的并發(fā)癥也可以制作一個動物模型，其他疾病如有神經(jīng)系統(tǒng)臨床表現(xiàn)的也可以歸為神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型。隨著研究的不斷深入，會有越來越多的模型出現(xiàn)，也會在原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而產(chǎn)生新的模型。一個好的疾病模型應(yīng)具有以下特點：①再現(xiàn)性好，應(yīng)再現(xiàn)所要研究的人類疾病，動物疾病表現(xiàn)應(yīng)與人類疾病相似；②動物背景資料完整，生命周期滿足實驗需要；③復(fù)制率高；④專一性好，即一種方法只能復(fù)制出一種模型。任何一種動物模型都不能復(fù)制出人類疾病的所有表現(xiàn)，動物畢竟不是人體，模型實驗只是一種間接性研究。只可能在一個局部或一個方面與人類疾病相似。所以，模型實驗結(jié)論的正確性是相對的，終還必須在人體上得到驗證。復(fù)制過程中一旦發(fā)現(xiàn)與人類疾病不同的現(xiàn)象，必須分析差異的性質(zhì)和程度，找出異同點，以正確評估。