关于帕金森（PD）
帕金森病(Parkinson’s disease，PD)是仅次于阿尔茨海默病的第二常见的神经退行性疾病。随着目前世界人口的老龄化，到2040年，帕金森病患者的数量预计将达到1200万。其症状主要影响运动，包括震颤、运动迟缓(运动缓慢)、僵硬和姿势不稳定，此外，患者还可能出现记忆受损、执行功能障碍等认知症状。病理特征主要表现为中脑黑质纹状体多巴胺能（dopaminergic，DA）神经元变性缺失和α-突触核蛋白（α-synuclein，α-Syn）组成的路易小体（Lewy bodies，LBs）形成。PD的确切病因至今未明。神经毒物和遗传因素均可能参与PD中DA神经元的变性死亡过程。
图1 PD的致病途径
由于PD涉及多种机制和潜在原因，建立该疾病主要特征的模型，包括黑质纹状体神经元的选择性变性、路易小体样病理和运动缺陷，已被证明是困难的。
斑马鱼的大脑拥有哺乳动物大脑中的所有主要结构，斑马鱼的主要神经递质系统，包括去甲肾上腺素能、5-羟色胺能、多巴胺能和组胺能系统，显示出与哺乳动物系统的许多相似性。此外，斑马鱼具有与人类相似的血脑屏障功能。这些都说明了斑马鱼与人类具有高度保守的大脑组织，可用于研究神经退行性疾病，这使得斑马鱼在神经退行性疾病研究中有独特的优势，是理想的模式动物，应用前景广阔，弥补了啮齿动物的不足。
图2 模式生物斑马鱼与啮齿动物实验优势比较
斑马鱼帕金森模型
1.化学诱导模型
斑马鱼具有腹侧间脑，这与哺乳动物的黑质是同源的。一些神经毒素如6-羟多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA)、1甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6tetrahydropyridine，MPTP）、百草枯（Paraquat）和鱼藤酮（Rotenone）以及其他重金属离子如铁和锌等，是现今常被用于复制PD的斑马鱼模型，均会不同程度地影响斑马鱼模型的多巴胺神经系统并出现PD的主要症状。
图3 几种神经毒物诱导的斑马鱼PD模型的分子机制和影响
2.基因编辑模型
近年来，基于PD相关基因的斑马鱼Tg模型也得到了广泛的应用。研究表明，PD的发病与α-Syn、Parkin、DJ-1、PINK-1、LRRK2等基因突变有关，而PD的相关致病基因在斑马鱼中均有直系同源。对上述转基因或基因敲减斑马鱼模型的研究揭示了这些基因在DA神经元的发育和存活过程中具有保守功能。
图4 化学诱导与基因编辑方式建立斑马鱼PD模型
3.化学消融模型
这些模型的独特之处在于，它们采用遗传和化学方法的结合来实现特定细胞的消融。例如使用硝基还原酶(NTR)，一种来自大肠杆菌的细菌酶，可将抗生素甲硝唑转化为细胞毒性代谢物。通过创造一种在特定启动子下表达NTR的转基因斑马鱼，甲硝唑只会在存在NTR的细胞中转化为毒素，并且只有当甲硝唑被使用时。这导致靶向细胞在空间和时间上的特异性消融。与其他化学模型一样，这些药物的细胞毒性代谢物似乎诱导帕金森样症状，并可能为理解神经元丧失的机制提供基础。
斑马鱼帕金森模型评价指标
行为检测：30min自主行为（斑马鱼轨迹图、游动距离、游动速度）
免疫组化：多巴胺神经元面积
qRT-PCR：多巴胺信号通路相关基因表达（th1、th2、vmat2、ddc、mao、dat、comta、drd1a、drd2a、drd2b、drd3、drd4a）
近年来在神经退行性病变研究领域，斑马鱼的关注度越来越高。目前斑马鱼模型在帕金森病生理、病理以及相关药物的研究中发挥着重要作用，并且选用斑马鱼可进行多方面的实验，包括活体检测、多靶点研究、药物的代谢过程、药物前期检测、高通量筛选、行为检测等，这些优点都可以为人类深入研究帕金森病提供一个极具研究意义的方向。
木芮生物具有完善的斑马鱼实验平台，并建立起了上百种的临床疾病模型，利用遗传、行为、细胞、生化分子等实验技术，深入探索疾病发生的机制，进而为临床治疗疾病提供可行的治疗方案或药物筛选机制。我们依托成熟的科研技术，可以为广大客户提供基础科研、毒理测试、药物筛选等服务，助力生物医学领域发展。
参考文献
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