血管病变症状研究现况范文

血管性认知功能障碍( vascular cognitive impair-ment ，VCI ) 是由于各种脑血管疾病导致的以学习 、记忆能力受损为主的获得性认知障碍。血管性认知功能障碍( 包括血管性痴呆) 是继阿尔茨海默病( Alzheimer’s disease，AD) 后引起痴呆的第二大常见疾病。目前血管性认知功能障碍的动物模型较多，涉及不同发病机制和病理类型。其中，脑小血管疾病( small vessel disease，SVD) 是导致血管性认知功能障碍的主要原因之一，选择合适的动物模型是进行病理学研究选择临床治疗方法的前提。虽然没有一种模型可以涵盖人类脑小血管疾病的所有特征，但可以根据所要研究的内容合理选择有效的动物模型。

1 高同型半胱氨酸血症的啮齿类动物模型

研究证实，血清中同型半胱氨酸浓度升高，即高同型半胱氨酸血症，是脑血管疾病所致认知障碍的危险因素，但是目前无法确定其发病机制究竟是代谢因素、神经毒素，还是血管病变［1，2］。饮食中同型半胱氨酸或其前体物质甲硫氨酸的水平升高，以及 B 族维生素的缺乏，都可以造成啮齿类动物轻到中度的高同型半胱氨酸血症。轻度高同型半胱氨酸血症也可见于同型半胱氨酸代谢酶基因缺陷的小鼠，最常见的是亚甲基四氢叶酸还原 酶 ( methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR )基因缺陷，即 Mthfr+ / －的啮齿类动物模型［3］。饮食诱导的高同型半胱氨酸血症模型在相对较短的一段时间( 10 周) 后，动物的空间学习、记忆 能 力 显著受损，并且随着血清同型半胱氨酸含量的升高，动物海马 毛 细 血 管 的 总 长 度 逐 渐 缩 短，而 动 物 在Morris 水迷宫中逃跑的潜伏期逐渐延长［4］。富甲硫氨酸饮食喂养的小鼠产生相似结果，但是显著性相对下降。该模型的组织病理学改变包括海马区毛细血管疏松缩短、小胶质细胞数目减少和血管内皮受损等，但尚未发现神经退行性改变。

Aron 等［3］指出，模型动物认知功能障碍的发病机制主要是以海马区为主的脑微血管稀疏，而与神经退行性变无确切关系。Leonie 等［4］利用 Mthfr+ / －动物模型研究发现，高同型半胱氨酸血症与高脂血症密切相关，且 Mthfr 基因缺陷可能加速脂质堆积及动脉粥样硬化斑块的形成，从而通过影响脑的血液供应增加卒中风险，最终导致认知功能下降。同型半胱氨酸血症相关的血管性认知功能障碍动物模型，通过将早期的脑小血管病变与神经退行性变( 如神经元凋亡和神经细胞的纤维化) 的过程独立出来，更加有利于研究脑小血管病变与人类认知功能障碍之间的关系。

2 Notch3 基因突变的 CADASIL 动物模型

伴皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病( cerebral autosomal dominant arteriopathywith subcortical infarcts and leukoencephalopathy ，CADA-SIL ) 是脑缺血性小血管疾病导致认知障碍的主要类型之一。由于缺乏良好的动物模型，对本病发病机制至今仍不清楚。Notch3 基因编码 一 种 出 生 以 后 表 达 的 跨 膜 受体，主要存在于血管平滑肌细胞和周细胞。通过对胚胎和成年小鼠基因表达的研究发现，NOTCH3 胞内区( NOTCH3ECD) 和以非共价形式结合在膜质交界区的胞外区( NOTCH3TMIC) 构成异二聚体复合物。胞内区主要与转录表达因子 RBPJκ 有关，共同激活目标基因的转录。迄今为止已有 4 种 NOTCH基因突 变 的 啮 齿 类 动 物 模 型 被 报 道，分 别 表 达R9 0 C 、R1 6 9 C 、C4 2 8 S 和 R1 4 2 C 突变型 。 NOTCH3表达水 平 在 R169C 突 变 中 最 高，典 型 的 胞 外 区NOTCH3 聚集在 1 ～ 2 月龄时即可出现 ，在大约5月龄时出现 COM，且随着年龄增长更为明显［5］。

研究表明，Notch3 基因显性突变可以导致 CA-DASIL［6］。最近 的 研 究 报 道，Notch3R169C 基 因 点突变已成功表达 CADASIL 的动物模型经。2010 年Joutel 等［7］的动物实验发现，从 5 月龄开始可以见到血管平滑肌细胞上颗粒状嗜锇物质( CADASIL 的一种标志物) 沉积，从 12 月龄起可以见到星形胶质细胞增生、静息脑血流量降低( 约 10% ) 以及自动调节脑血流量升高( 约 40% ) ，但尚未发现血脑屏障相关，而 18 ～ 20 月龄动物的胼胝体、纹状体、内囊和海马区则表现出广泛的白质病变。这些研究表明，脑小血管功能障碍和微循环障碍导致低灌注和白质病变是转基因动物缺血性脑小血管疾病的关键因素。CADASIL 模型是一种较为纯粹的皮质下缺血性血管性痴呆 ( subcortical is-chemic vascular dementia ，SIVD ) 的动物模型 ，可用于研究多奈哌齐( donepezi) 治疗 SIVD 的有效性，可能有助于血管性痴呆诊断标准的修正［8］。但是目前尚缺乏较为完整的认知功能和神经影像学报道，且 Notch3 突 变 引 起 小 血 管 病 变 的 具体分子机制有待于进一步研究。

3 M5 R－ / －转基因动物模型

乙酰胆碱 M5 受体在协调乙酰胆碱依赖性的脑血管扩张中起关键作用，而对外周血管无效。乙酰胆碱 M5 受体基因敲除后的小鼠脑血管出现结构性血管收缩，导致全脑慢性低灌注。M5 R－ / －实验动物大脑皮质、海马、基底节和丘脑的脑血流量显著下降。与野生型相比，M5R－ / －小鼠海马依赖性的空间和非空间记忆，Y 迷宫、新目标识别任务和社交接触方面的能力均受损，出现认知功能障碍［9］。M5R－ / －小鼠不同皮质和海马区谷氨酸受体亚单位( 与记忆程序相关) 的浓度显著下降，因此谷氨酸受体介导的学习能力，同步脉冲易化和长时程增强均受 损［10］。组 织 病 理 学 方 面，M5 R－ / －小鼠皮质区树突状神经元减少，皮质和海马区星形胶质细胞肿胀，海马 CA3 区锥体细胞自发的突触后电流减弱［9，10］。

上述病理生理改变在正常男性和卵巢切除的女性也可以见到，但是在正常女性不会出现，从侧面说明了雌二醇 ( estradiol receptor ) 的脑保护作用［9，11］。实验发现，在传代培养的 M5R－ / －小鼠血管内皮细胞株中，雌二醇可诱导细胞内一氧化氮释放和 ERK 的激活，雌二醇受体激动剂也可以促进ERK 的激 活 。 经 过 雌 二 醇 治 疗 后 的 雄 性 M5 R－ / －小鼠大脑皮质和海马神经树突的萎缩较前恢复，认知测试成绩较前提高。因此，M5 受体信号通路受损可能在脑血管病变导致认知受损的病理生理过程中发挥重要作用，阻断 M5 受体信号通路可作为一种改善由脑血管功能受损引起的认知障碍的潜在治疗方法［10］。

4 糖尿病相关认知障碍动物模型

近年来提出了糖尿病相关认知障碍的概念，这一概念并不涉及发病机制，而是指轻中度的糖尿病引起的认知功能障碍，主要表现为思维活动缓慢及情绪适应性下降［12］。慢性实验性糖尿病的啮齿类动物模型的建立可以用单纯腹腔注射链脲菌素模型 ( 一 种 1 型 糖尿病模型) ，也可以用如 KK-Ay 或者 ob / ob 的转基因小鼠［13，14］。糖 尿 病 脑 病 以 认 知 功 能 受 损、神 经生化学改变和结构异常为特征，主要由于胞内葡萄糖过多通过氧化应激和炎症反应引起神经元损害，使实验动物空间［15］和非空间［12］记忆受损。其具体机制包括线粒体中一氧化氮和一氧化氮合酶的水平升高，谷胱甘肽氧化酶的活性和超氧化物歧化酶含量下降等。

实验证明，给予 KK-Ay 小鼠血管紧张素转换酶拮抗剂坎地沙坦治疗，在不导致低血压的剂量下，动物的认知功能较前改善，且年龄依赖性的血糖和胰岛素升高被抑制。坎地沙坦改善认知障碍可能具有多重 机 制: 上 调 甲 基 磺 酸 敏 感 蛋 白 2 ( methylmethanesulfonate sensitive -2 ， MMS2 ) 的 表 达 ，MMS2作为一种神经分化基因，其表达上调有助于神经元的分化和 受 损 DNA 的 修 复; 改 善 血 糖 耐 受; 促 进NO 的释放 ，从而改善内皮功能的调节; 降低脑血的炎性反应，减少巨噬细胞的渗入; 还可以降低血清胆固醇的含量［14］。因此，血管紧张素受体拮抗剂坎地沙坦，在不导致低血压的剂量下，可能逆转认知障碍［12］。但目前这些研究尚不成熟，日后仍需进一步研究坎地沙坦在糖尿病相关认知障碍中的作用。

5 脑淀粉样血管病动物模型

脑淀 粉 样 血 管 病 ( cerebral amyloid angiopathy，CAA ) ，即脑血管系统内淀粉样蛋白沉积 ，与免疫 、遗传、感染等多种因素有关，引起脑低灌注以及认知功能受 损。动 物 模 型 研 究 证 实，免 疫 方 法 治 疗CAA 会导致脑内多发微出血［16］。研究 CAA 导致的神经血管单元损害的病理类型以及免疫治疗后微出血的潜在原因对于制定正确的治疗措施至关重要。转基因小鼠品系可模拟包括 CAA 在内的脑淀粉样蛋白失调模型，如表达人类 Dutch 基因突变型APP 的小鼠中可以观察到血管特异性抗体沉着物聚集形成的微小实性斑块［17］。但在不同转基因动物模型中，淀粉样血管病变的程度及其对神经血管单元的损害类型不尽相同［18］。β 淀粉样蛋白型脑淀粉样血管病( cerebral amy-loid angiopathy of the β -amyloid type ，Aβ -CAA ) 是出血性卒中的独立危险因素，也是痴呆的危险因素。但是目前相应的动物模型较少，通过对转基因小鼠模型的研究发现: Aβ-CAA 易引起脑出 血，其 发 病机制与神经免疫相关; Aβ40: 42 测定 Aβ 聚集位于脑血管细胞内壁或脑实质的重要因素，高比率则倾向于血管内; 血管内淀粉样物质主要是神经元［17］。目前，针对 CAA 的治疗措施十分匮乏，对模型的不断改进有助于理解 CAA 在痴呆中的重要性，寻找生物学标记物以及制定合理治疗策略。

6 老龄动物模型

对啮齿类动物模型的大量研究已经证实，与人类疾病相似，老龄的动物( 指年龄大于正常寿命的一半) 可以出现认知功能障碍和神经病理学改变［19，20］。近年来，“犬类认知障碍综合征”已经被认 识到，老龄的犬类常常出现注意力和活动力下降、睡眠紊乱、空间定向障碍和情绪失控。与幼龄的对照组相比，老龄狗在目标识别、逆向学习和空间学习测试中成绩明显下降。最常见的神经病理学改变是血管壁纤维化伴局部小血管管壁增厚，其它还包括小血管纤维化、CAA、实质性抗体沉积、脑室脑沟增宽等 病 理 学 改 变，但 尚 未 发 现 神 经 原 纤 维 缠结［21］。年龄 相 关 的 犬 类 神 经 系 统 改 变 涉 及 神 经元、神经胶质、脉络丛和血管系统。在老龄狗的脑组织中泛素化小体十分常见，泛素化小体的出现与鞘磷脂功能失调密切相关; 星形细胞肿胀是神经胶质中最重要的改变，研究发现，星形胶质细胞肿胀的根本原因是神经胶原纤维酸性蛋白( GFAP) 的增多; 前列腺素 B( PGB) 在几乎所有老龄狗的脑组织中可以被观察到，PGB 的作用涉及多种包涵体的形成，如拉福拉体( Lafora bodies) 和淀粉样小体( cor-pora amylacea )［21］。

灵长类动物，老年松鼠猴( ＞ 13 岁) ，皮质灰质可以出现 CAA 的典型病变，尤其在毛细血管中可见 CAA 的证据，但实质性抗体斑块形成的进展减慢，即使是在严重 CAA 的老龄动物，微出血、纤维蛋白原渗出和白 质 病 变 仍 较 为 少 见。中 年 ( 10 ～1 2 岁 ) 和老年 ( 1 5 ～ 1 7 岁 ) 的短尾 猴 认 知 功 能 没有显著差异，且老年动物在经过 5 个月的日常生活训练之后认知功能增强，同时运动皮质的血管供应也随之有一定程度的增多［22］。将正常衰老的动物作为模型，有助于研究年龄相关的脑小血管病变在认知功能障碍中的作用，为延缓认知功能的下降开发有效的治疗药物。

7 结语

动物模型作为模拟人类疾病的一种工具，为更好地研究人类疾病提供了一个易于操控且干扰因素相对较少的良好平台。鉴于血管性认知功能障碍涉及疾病范围较广，虽然很难找到一种最佳的动物模型，但是不同模型能针对模拟人类血管性痴呆某一特定分型，因此笔者认为，提高各种 VCI 分型动物模型质量及分类，能为日后的研究提供更多的帮助。

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