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斑马鱼实验模型
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利用斑马鱼模型评价评价老年痴呆防治作用

【评价原理】

由于斑马鱼大脑具有典型脊椎动物脑部形态学特征,血管与神经系统在分子信号通路上与人和哺乳动物的同源性达到85%以上。GSK-3β是在进化上高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,斑马鱼和人类表现出90%以上的序列相似性。单胺氧化酶(MAO)的核酸和氨基酸序列同大小鼠和人类MAO有67%~69%的同一性, 斑马鱼与人的MAO有着相同的外显子-内含子结构。

1.氯化铝诱导的老年痴呆模型

氯化铝超过正常摄入量可导致动物行为异常,同时破坏胆碱能神经功能,还可增加淀粉样蛋白的产量,终导致记忆力减退、学习能力降低。

通过行为分析仪检测斑马鱼的对外界刺激的反应能力,经氯化铝诱发的痴呆型斑马鱼反应能力比正常对照组斑马鱼差;通过酶标仪检测斑马鱼的乙酰胆碱酯酶,经氯化铝诱发的老年痴呆斑马鱼乙酰胆碱酯酶活性高于正常斑马鱼。

2.GSK-3β抑制剂筛选模型

GSK-3β对APP的代谢过程、Tau蛋白的磷酸化过程以及神经元凋亡机制均有影响。GSK-3β抑制剂有效降低Aβ以及Tau蛋白造成的神经毒性作用。

通过对斑马鱼表型的观察,经GSK-3β抑制剂处理过后的斑马鱼会产生无眼无脑的表型。

3.MAO抑制剂筛选模型

通过抑制MAO-B或Bestrophin-1通道来降低生产和释放γ-氨基丁酸(GABA),这样能降低老年痴呆模型的神经元、突触传递和记忆的损伤。

通过酶标仪检测单胺氧化酶活性,若能抑制正常斑马鱼的单胺氧化酶活性说明供试品为MAO抑制剂。

【实验方案】

1.氯化铝诱导的老年痴呆模型

我们将受测试斑马鱼分成三组,分别是正常对照组、模型对照组和乙酰胆碱酯酶抑制剂组。其中正常对照组未摄入氯化铝造模,模型对照组与服用乙酰胆碱酯酶抑制剂都摄入等量的氯化铝(氯化铝通过溶解到养鱼用水中的方式摄入到斑马鱼体内)。乙酰胆碱酯酶抑制剂在摄入氯化铝的同时摄入多奈哌齐之类的乙酰胆碱酯酶抑制剂。

服用一段时间乙酰胆碱酯酶抑制剂后,我们对斑马鱼进行行为学检测,观察斑马鱼的外界光暗刺激的反应能力(反应速度);同时酶标仪检测斑马鱼体内乙酰胆碱酯酶活性。

2.GSK-3β抑制剂筛选模型

我们将受测试斑马鱼分成2组,分别是正常对照组和GSK-3β抑制剂组(GSK-3β抑制剂氯化锂通过溶解到养鱼用水中的方式摄入到斑马鱼体内)。

服用一段时间GSK-3β抑制剂后,我们对斑马鱼进行表型观察,若观察到无眼无脑斑马鱼则认为是GSK-3β抑制剂(注意要与发育缓慢区分)。

3.MAO抑制剂筛选模型

我们将受测试斑马鱼分成2组,分别是正常对照组和MAO抑制剂组(MAO抑制剂司来吉兰通过溶解到养鱼用水中的方式摄入到斑马鱼体内)。

服用一段时间MAO抑制剂后,我们用酶标仪检测斑马鱼体内乙酰单胺氧化酶活性。

【结果展示】

反应能力轨迹图

图1. 反应能力轨迹图

可以看到,服用乙酰胆碱酯酶抑制剂组斑马鱼的反应能力比模型对照组明显改善。

乙酰胆碱酯酶检测

图2. 乙酰胆碱酯酶检测

可以看到,服用乙酰胆碱酯酶抑制剂组斑马鱼的乙酰胆碱酯酶活性显著降低与正常对照组相似,未出现乙酰胆碱酯酶活性明显升高的情况。

GSK-3β抑制剂表型图

图3. GSK-3β抑制剂表型图

红色箭头指示斑马鱼的眼睛

可以看到,服用GSK-3β抑制剂组很明显无眼无脑。

单胺氧化酶活性检测

图4. 单胺氧化酶活性检测

可以看到,服用MAO抑制剂组斑马鱼的单胺氧化酶酶活性与正常对照组相比显著降低。

【评价结论】

1.在氯化铝诱导的老年痴呆模型中,服用多奈哌齐的斑马鱼反应能力较模型对照组有明显的改善,且对氯化铝诱导的老年痴呆模型斑马鱼的乙酰胆碱酯酶活性也有显著降低的作用。

2.在GSK-3β抑制剂筛选模型中,氯化锂诱导斑马鱼出现无眼无脑模型,具有GSK-3β抑制作用。

3.在MAO抑制剂筛选模型中,司来吉兰具有显著抑制单胺氧化酶活性作用。