神經(jīng)系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型

人類(lèi)疾病的發(fā)展十分復(fù)雜，以人本身作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象來(lái)深入探討疾病發(fā)生機(jī)制，推動(dòng)醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展之過(guò)程緩慢，臨床積累的經(jīng)驗(yàn)不僅在時(shí)間和空間上都存在局限性，而且許多實(shí)驗(yàn)在道義上和方法上也受到限制。而借助于動(dòng)物模型的間接研究，可以有意識(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與人類(lèi)疾病進(jìn)行比較研究，有助于更方便、更有效地認(rèn)識(shí)人類(lèi)疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，研究防治措施。人類(lèi)疾病動(dòng)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(lèi)疾病模擬表現(xiàn)的動(dòng)物。動(dòng)物模型主要用于實(shí)驗(yàn)生理學(xué)、實(shí)驗(yàn)病理學(xué)和實(shí)驗(yàn)治療學(xué)研究。

神經(jīng)疾病動(dòng)物模型的復(fù)制，是用人為的方法，使動(dòng)物在一定的致病因素(物理、化學(xué)、生物)作用下，造成動(dòng)物神經(jīng)組織、器官或全身一定程度的損害，出現(xiàn)某些類(lèi)似人類(lèi)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(guò)這種手段來(lái)研究人類(lèi)疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，為研究人類(lèi)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(dòng)物模型分為周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型。根據(jù)致病因素可分為外傷動(dòng)物模型、代謝障礙動(dòng)物模型、發(fā)育異常動(dòng)物模型、遺傳代謝障礙動(dòng)物模型、精神障礙動(dòng)物模型及其他動(dòng)物模型等。另外，根據(jù)發(fā)病部位，除按周?chē)蛑袠猩窠?jīng)系統(tǒng)大范圍的分類(lèi)以外，還可按具體的部位分為不同的模型。

一、周?chē)窠?jīng)疾病動(dòng)物模型

周?chē)窠?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(yùn)動(dòng)障礙、感覺(jué)障礙和營(yíng)養(yǎng)障礙為主，有較高的致殘率。周?chē)窠?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?chē)窠?jīng)解剖和功能上的特殊性，選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)動(dòng)物與模型建立方法，對(duì)周?chē)窠?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(lèi)型，主要分為卡壓傷、牽拉傷及離斷傷等。

卡壓傷為周?chē)窠?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?chē)窠?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(duì)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(guò)程。

二、脊髓損傷動(dòng)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(lái)痛苦，同時(shí)也給社會(huì)和家庭帶來(lái)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(dòng)物模型，標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)性脊髓損傷研究的開(kāi)始。此后，不斷出現(xiàn)新的脊髓損傷動(dòng)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(dòng)物模型。目前，根據(jù)機(jī)械損傷的類(lèi)型可分為撞擊、壓迫、牽張、切割、震蕩、鉗夾、缺血等損傷動(dòng)物模型。目前來(lái)講，使用多的研究載體為大鼠，造模損傷節(jié)段多為T(mén)5～T12。目前，雖然對(duì)脊髓損傷的研究有較多的動(dòng)物模型可以選擇，但進(jìn)展相對(duì)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(duì)此認(rèn)識(shí)還不夠深入、全面。特別是近些年來(lái)對(duì)脊髓損傷后，微觀環(huán)境及各種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在脊髓損傷后所起到的作用的相關(guān)研究，對(duì)脊髓損傷動(dòng)物模型提出了更高的要求。所以，各種動(dòng)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(diǎn)。但我們相信，隨著科研工作者的努力，人們會(huì)對(duì)脊髓損傷動(dòng)物模型制作方法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(huì)制作出更接近臨床狀態(tài)，更可靠、標(biāo)準(zhǔn)化、調(diào)控性強(qiáng)、重復(fù)性強(qiáng)的脊髓損傷動(dòng)物模型。

三、記憶障礙動(dòng)物模型

記憶是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)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(dòng)物模型也主要是針對(duì)這3個(gè)階段來(lái)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(dòng)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(dòng)物產(chǎn)生混合記憶障礙。

四、錐體外系疾病動(dòng)物模型

錐體外系疾病動(dòng)物模型主要為帕金森病動(dòng)物模型。其臨床特征為靜止性震顫、肌強(qiáng)直和運(yùn)動(dòng)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(dòng)物產(chǎn)生帕金森病相關(guān)表現(xiàn)。

五、發(fā)作性疾病動(dòng)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(dòng)物模型的制作主要根據(jù)其臨床表現(xiàn)分為全面強(qiáng)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(shí)驗(yàn)性模型。其中，電休克模型是常見(jiàn)的。化學(xué)誘導(dǎo)模型主要用于說(shuō)明一個(gè)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(dòng)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(dòng)物模型主要包括實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)自身免疫性腦脊髓炎動(dòng)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(dòng)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(guò)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(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病動(dòng)物模型

運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病是選擇性侵犯脊髓前角細(xì)胞、腦干運(yùn)動(dòng)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(wú)力、肌萎縮和錐體束征的不同組合，一般無(wú)感覺(jué)障礙和括約肌障礙。主要包括：藥物毒性所致的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病動(dòng)物模型、自發(fā)性動(dòng)物模型、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型、免疫型運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病的一個(gè)重要特點(diǎn)。但目前絕大多數(shù)的動(dòng)物模型都無(wú)法做到選擇性皮質(zhì)脊髓束的受累。因?yàn)樵趧?dòng)物界中只有靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物具有與人類(lèi)相似的皮質(zhì)脊髓束的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，這是阻礙運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病動(dòng)物模型發(fā)展的一大障礙。

八、癡呆動(dòng)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(dú)立的疾病。所以，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型較多，只要是實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(dòng)物模型和血管性癡呆模型。阿爾茨海默病動(dòng)物模型種類(lèi)繁多。其主要的研究思路就是在動(dòng)物身上模擬接近客觀事實(shí)的阿爾茨海默病行為學(xué)改變及病理產(chǎn)物，主要是通過(guò)物理、化學(xué)或改變基因的方法使動(dòng)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(guò)手術(shù)或化學(xué)的方法使動(dòng)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(dòng)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(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)、小鼠懸尾實(shí)驗(yàn)、利血平實(shí)驗(yàn)、大鼠嗅球切除模型、局灶性腦缺血模型、大鼠獲得性無(wú)助實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型等。近年來(lái)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(guò)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(guò)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(lèi)似抑郁癥的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，并認(rèn)為此模型可以復(fù)制抑郁癥地塞米松抑制實(shí)驗(yàn)。

十、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤動(dòng)物模型

建立和人腦腫瘤具有高模擬性的動(dòng)物模型是神經(jīng)外科*的重要研究工具。早期腦腫瘤動(dòng)物模型主要采用化學(xué)或病毒誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生腦腫瘤移植模型瘤。其局限性主要表現(xiàn)在動(dòng)物模型誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性及實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(dòng)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(guò)程。

十一、顱腦損傷動(dòng)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(shí)喪失、記憶缺失及神經(jīng)功能障礙。此類(lèi)模型主要為外力所致，所以實(shí)驗(yàn)條件相對(duì)好控制，動(dòng)物模型也較多。常見(jiàn)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(shí)生活中顱腦損傷的發(fā)生有很大的不可預(yù)見(jiàn)性且很復(fù)雜，對(duì)于科學(xué)研究來(lái)說(shuō)，迫切需要制備更多類(lèi)型的創(chuàng)傷性顱腦損傷模型以適應(yīng)不同類(lèi)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(dòng)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(shí)可致命。當(dāng)機(jī)體吸入或接觸相關(guān)的神經(jīng)毒素時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)中毒癥狀。動(dòng)物模型也是根據(jù)相應(yīng)的毒素來(lái)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(duì)常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型進(jìn)行了概述，但在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，例如，一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的并發(fā)癥也可以制作一個(gè)動(dòng)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(dòng)物模型。隨著研究的不斷深入，會(huì)有越來(lái)越多的模型出現(xiàn)，也會(huì)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(gè)好的疾病模型應(yīng)具有以下特點(diǎn)：①再現(xiàn)性好，應(yīng)再現(xiàn)所要研究的人類(lèi)疾病，動(dòng)物疾病表現(xiàn)應(yīng)與人類(lèi)疾病相似；②動(dòng)物背景資料完整，生命周期滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需要；③復(fù)制率高；④專(zhuān)一性好，即一種方法只能復(fù)制出一種模型。任何一種動(dòng)物模型都不能復(fù)制出人類(lèi)疾病的所有表現(xiàn)，動(dòng)物畢竟不是人體，模型實(shí)驗(yàn)只是一種間接性研究。只可能在一個(gè)局部或一個(gè)方面與人類(lèi)疾病相似。所以，模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性是相對(duì)的，終還必須在人體上得到驗(yàn)證。復(fù)制過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)與人類(lèi)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(diǎn)，以正確評(píng)估。